Mã hóa thông tin đồ họa Mã hóa nhị phân của thông tin đồ họa

Nội dung: 1. Khái niệm về mã pixel Khái niệm về mã pixel Nội dung: Khái niệm về mã pixel Nội dung: 2. Các loại mã pixel Các loại mã pixel Nội dung: Các loại mã pixel Nội dung: 3. Bảng: Mã nhị phân của bảng màu 8 màu Bảng: mã nhị phân của bảng màu tám màu Nội dung: Bảng: mã nhị phân của bảng màu tám màu Nội dung: 4. Bảng: mã nhị phân của bảng màu mười sáu Bảng: mã nhị phân của bảng màu mười sáu Nội dung: Bảng: mã nhị phân của bảng màu mười sáu Nội dung: 5. Lấy các màu khác Lấy các màu khác Nội dung: Lấy các màu khác Nội dung: 6. Dung lượng bộ nhớ video Dung lượng bộ nhớ video Nội dung: Dung lượng bộ nhớ video Nội dung: 7. Nhiệm vụ Nội dung nhiệm vụ: Nội dung nhiệm vụ:

Các loại mã pixel Nội dung: Nội dung: Để có được hình ảnh đen trắng (không có bán sắc), hai trạng thái pixel được sử dụng: lit - not lit (trắng - đen). Để mã hóa màu của pixel, một bit bộ nhớ là đủ: 1 – trắng, 0 – đen. Để mã hóa hình ảnh bốn màu, cần có mã hai bit. Ví dụ: có thể sử dụng tùy chọn mã hóa màu sau: 00 – đen; 10 - xanh; 01 – đỏ; 11 – màu nâu. Từ ba màu cơ bản - xanh lá cây, đỏ, xanh lam - bạn có thể nhận được tám kết hợp mã ba bit: đen; k - - đỏ; - - có màu xanh lam; k – s màu hồng; - z – màu xanh lá cây; kz - nâu; - z có màu xanh; kzs trắng. Trong mã này, mỗi màu cơ bản được chỉ định bằng chữ cái đầu tiên của nó (k - đỏ, s - xanh dương, z - xanh lục). Một dấu gạch ngang có nghĩa là không có màu sắc.

Bảng: mã nhị phân tám màu Nội dung: Nội dung: Mã hóa hình ảnh tám màu yêu cầu ba bit bộ nhớ cho mỗi pixel video. Nếu sự hiện diện của màu cơ bản được chỉ định bằng một và sự vắng mặt bằng 0, thì sẽ thu được bảng mã hóa của bảng màu tám màu: trong đó, k - đỏ, h - xanh lục, s - xanh lam kzs Màu 000Đen 001Xanh lam 010Xanh lục 011Xanh 100Đỏ 101Hồng 110Nâu 111Trắng

Bảng: mã nhị phân của bảng màu mười sáu màu Nội dung: Nội dung: Bảng màu mười sáu màu thu được bằng cách sử dụng mã hóa pixel bốn điện tích: một bit cường độ được thêm vào ba bit của màu cơ bản. Bit này kiểm soát độ sáng của tất cả ba màuđồng thời (cường độ ba điện tử chùm): trong đó, k - đỏ, h - xanh lá cây, s - xanh dương, i - một chút cường độ iks Màu sắc 0000Đen 0001Xanh lam 0010Xanh lục 0011Xanh lam 0100Đỏ 0101Hồng 0110Nâu 0111Trắng 1000Xám đậm 1001Xanh sáng 1 010Xanh lục sáng 1011Xanh sáng 1100Đỏ tươi 1101 Hồng tươi 1110Vàng tươi 1111Trắng sáng

Thu được các màu khác Nội dung: Nội dung: Một số lượng lớn các màu thu được bằng cách quản lý riêng biệt cường độ của các màu cơ bản. Hơn nữa, cường độ có thể có nhiều hơn hai mức nếu có nhiều hơn một bit được phân bổ để mã hóa cường độ của từng màu cơ bản. Quy tắc: Để tạo ra gam màu gồm 256 màu, cần có 8 bit = 1 byte cho mỗi pixel, vì 2 = 256. màu sắc khác nhau K và số bit để mã hóa chúng b có liên hệ với nhau theo công thức: trong đó K là lượng màu, b là độ dài của mã màu (tính bằng bit).

Dung lượng bộ nhớ video Nội dung: Nội dung: Bộ nhớ video là một thiết bị lưu trữ điện tử dễ bay hơi. Kích thước của bộ nhớ video phụ thuộc vào độ phân giải của màn hình và số lượng màu. Âm lượng tối thiểu của nó được xác định sao cho phù hợp với một khung hình (một trang) của hình ảnh, tức là. là kết quả của sản phẩm có độ phân giải và kích thước mã pixel. Dung lượng bộ nhớ video được tính theo công thức: trong đó: M là số cột, N là số hàng, b là độ dài của mã màu (tính bằng bit).

Nội dung nhiệm vụ: Nội dung: Nhiệm vụ 1: cho lưới 640 x 480 và đen và trắng Hình ảnh khối lượng tối thiểu bộ nhớ video phải là: 640 * 480 * 1 bit = bit/8 = byte/1024 = 37,5 KB Trả lời: 37,5 KB.

Mục tiêu bài học:

• nhắc lại các nguyên tắc cơ bản về biểu diễn dữ liệu trong bộ nhớ máy tính, dạy cách tính thể tích thông tin đồ họa;
• phát triển lợi ích nhận thức của học sinh;
• trau dồi cảm giác về cái đẹp.

Kế hoạch bài học

• Thời gian tổ chức.
• Ấm lên.
• Giải quyết vấn đề lặp lại. Đại số logic.
• Tài liệu bổ sung.
• Giải quyết vấn đề lặp lại. Mã hóa thông tin văn bản
• Giải thích về vật liệu mới.
• Giải quyết vấn đề hợp nhất.
• Tài liệu bổ sung.
• Tom tăt bai học.

Hôm nay lớp chúng ta sẽ nói về mỹ thuật. Loại hình nghệ thuật này được cảm nhận một cách trực quan (hội họa, điêu khắc, đồ họa, nhiếp ảnh). Từ xa xưa, đã có hai quan điểm chính về nghệ thuật: đây là những hình ảnh của thế giới hiện thực, khi chiêm ngưỡng mà người xem cảm thấy thích thú (Aristide); nghệ thuật được lấy cảm hứng từ các quyền lực cao hơn và thể hiện cảm xúc và cảm giác của một người (Plato). Chúng ta cũng sẽ học cách tính toán lượng thông tin đồ họa.

Giáo viên đọc câu hỏi và học sinh trả lời nhanh.

• Các loại đồ họa máy tính. (Vectơ và raster)
• Môn học trong trường liên quan trực tiếp đến đồ họa. (IZO)
• Sự miêu tả của nghệ sĩ về chính mình. (Chân dung)
• Sự kết hợp của màu sắc tạo nên toàn bộ bảng màu đầy màu sắc trên màn hình. (Đỏ lục lam)
• Một bức tranh nổi tiếng mà mọi người đều đã từng nghe nói đến nhưng chưa ai nhìn thấy... (They Sail của Repin)
• Một hình ảnh tích cực thể hiện các giá trị đạo đức. (Anh hùng)
• 1 Megabyte bằng bao nhiêu? (1024 Kilobyte)
• Bất kỳ người, đồ vật và hiện tượng nào ở trước mặt nghệ sĩ khi anh ta miêu tả chúng. (Thiên nhiên)
• Nhân vật chính của tác phẩm. (Anh hùng)
• Một dấu chấm trên màn hình. (Điểm ảnh)
• Làm cách nào để chuyển đổi từ Kilobyte sang byte? (Nhân với 1024)
• Một bức chân dung bị cố tình bóp méo nhằm mục đích hài hước hoặc châm biếm. (Hoạt hình)
• Họa sĩ người Nga, miêu tả biển, các trận hải chiến và cuộc chiến chống lại các yếu tố của biển (1817-1900) (Aivazovsky Ivan Konstantinovich)
• 1 inch là gì? (2,54 cm)
• Đau buồn thực vật. (Củ hành đau buồn)

Trong các tên sau đây, phát biểu nào là sai: KHÔNG((Chữ cái trong từ 5) VÀ(Chữ cuối cùng là N))?

1) Serov; 2) Ghi lại; 3) Levitan; 4) Shishkin.

Giải pháp. A = Chữ cái trong từ 5, B = Chữ cái cuối cùng N.

Trả lời: Repin.

Ilyam Efimmovich Rempin (24/7/1844 - 29/9/1930) - họa sĩ-họa sĩ người Nga, bậc thầy về chân dung, cảnh lịch sử và đời thường. Viện sĩ của Học viện Nghệ thuật Hoàng gia.

Người viết hồi ký, tác giả của một số bài tiểu luận tạo nên cuốn hồi ký “Xa xa”. Thầy, là giáo sư - trưởng phân xưởng (1894-1907) và hiệu trưởng (1898-1899) Học viện Nghệ thuật, đồng thời giảng dạy tại phân xưởng của Tenisheva; trong số các học trò của ông có B. M. Kustodiev, I. E. Grabar, I. S. Kulikov, F. A. Malyavin, A. P. Ostroumova-Lebedeva, và cũng dạy riêng cho V. A. Serov.

Một trong những bức tranh nổi tiếng là “Người Cossacks viết thư cho Quốc vương Thổ Nhĩ Kỳ” (1880-1891). Đọc câu chuyện về bức tranh này. Dựa vào đoạn văn, hãy xác định các nhân vật trong bức tranh này. Thu hút sự chú ý của học sinh về sự kiên trì của người nghệ sĩ trong công việc và những thủ thuật của anh ta để đạt được mục tiêu. Chúng ta thường từ bỏ việc giải quyết một số vấn đề nhất định mà chúng ta đã thất bại trong những phút đầu tiên làm việc.

“Năm 1878, từ một vị khách ở Abramtsevo, Repin đã nghe một câu chuyện từ một nhà sử học Ukraine về việc Quốc vương Thổ Nhĩ Kỳ đã viết thư cho người Cossacks Zaporozhye và yêu cầu họ phục tùng. Phản ứng của người Cossacks rất táo bạo, trơ tráo và đầy chế nhạo Sultan. Repin rất vui với tin nhắn này và ngay lập tức thực hiện một bản phác thảo bằng bút chì. Sau đó, ông liên tục quay lại chủ đề này, làm việc với bức tranh hơn mười năm. Nó chỉ được hoàn thành vào năm 1891. Tranh có 3 danh sách (không tính bản phác thảo). Repin đã đưa chiếc đầu tiên cho người bạn của mình, nhà sử học Dmitry Yavornitsky, và ông đã đưa nó cho Pavel Tretykov. Hầu hết các người mẫu cho ông đều được lấy từ tỉnh Yekaterinoslav. Người thư ký là Yavornitsky, Ivan Sirko là Toàn quyền Kiev Mikhail Dragomirov, người Cossack bị thương ở đầu là nghệ sĩ Nikolai Kuznetsov; thẩm phán quân sự đội mũ đen - Vasily Tarnovsky; một người đàn ông Cossack trẻ tuổi đội chiếc mũ tròn là con trai ông ta, chủ sở hữu của một vùng hói rộng - Georgy Alekseev, lãnh đạo giới quý tộc của tỉnh Ekaterinoslav, quan thị vệ chính của triều đình Bệ hạ, một công dân danh dự của Ekaterinoslav và một nhà nghiên cứu số học đầy đam mê. Lúc đầu, anh ấy từ chối tạo dáng từ phía sau đầu. Tôi đã phải sử dụng một thủ thuật. Yavornitsky mời anh ta xem bộ sưu tập của mình và bí mật đặt nghệ sĩ ngồi phía sau anh ta, và trong khi người lãnh đạo đang chiêm ngưỡng những đồng xu, Repin nhanh chóng phác họa một bức chân dung. Georgy Petrovich nhận ra mình đã có mặt trong Phòng trưng bày Tretyak và cảm thấy bị xúc phạm.

Học sinh được phát thẻ có nội dung.

Xác định khối lượng thông tin của câu chuyện bằng mã hóa KOI-8, trong đó mỗi ký tự được mã hóa 8 bit.

Giải pháp. Hãy đếm xem văn bản có bao nhiêu dòng và mỗi hàng có bao nhiêu ký tự (trong thuyết trình). Dòng – 22, ký tự trên mỗi dòng – 64.

Trả lời: 1,4KB.

Làm thế nào để đo khối lượng thông tin đồ họa?

Hãy áp dụng một lưới mịn - raster - cho hình ảnh. Kết quả là hình ảnh bị chia thành các ô. Mỗi ô được tô một màu và được gọi là dấu chấm (hoặc pixel). Một màu có thể được mã hóa, nghĩa là nó có thể được gán một số nguyên duy nhất. Và sau đó hình ảnh biến thành một tập hợp các số nguyên. Hình ảnh được mã hóa theo cách này được gọi là hình ảnh raster.

Hãy giới thiệu ký hiệu sau:

N – số lượng màu khác nhau được sử dụng khi mã hóa hình ảnh;

i – số bit cần thiết để mã hóa màu của một điểm ảnh ( độ đậm của màu).

Có mối liên hệ giữa các đại lượng này N=2 tôi .

Ví dụ về các loại hình ảnh và mã hóa của chúng

Tất cả sự đa dạng của màu sắc trên màn hình có được bằng cách trộn ba màu cơ bản: đỏ, xanh lam, xanh lục. Mỗi pixel trên màn hình bao gồm ba phần tử có khoảng cách gần nhau và phát sáng bằng những màu này.

Nhiệm vụ 1. Xây dựng mã nhị phân cho chữ đen trắng rút gọn ảnh bitmap, thu được trên màn hình có kích thước raster 10*10.

Bài 2. Cho mã nhị phân của ảnh 8 màu. Kích thước màn hình – 10 * 10 pixel. Trong tranh (vẽ) thể hiện điều gì?

Để lưu trữ một hình ảnh màn hình, bạn sẽ cần dung lượng bộ nhớ bằng sản phẩm Độ rộng màn hình (tính bằng pixel) trên mỗi chiều cao màn hình (tính bằng pixel) và trên Tôi (độ đậm của màu).

Tôi=W*H*i(bit)

W - chiều rộng hình ảnh tính bằng điểm (pixel);

H – chiều cao hình ảnh tính bằng điểm (pixel).

Nhiệm vụ 1. Tính toán dung lượng bộ nhớ video cần thiết để lưu trữ hình ảnh raster chiếm toàn bộ màn hình điều khiển với độ phân giải 640*480 pixel, nếu sử dụng bảng màu 65536 màu.

Đáp số: 600KB.

Vấn đề 2. Để lưu trữ hình ảnh raster có kích thước 320*400 pixel, cần có bộ nhớ 125 KB. Xác định số lượng màu trong bảng màu.

Đáp số: 256 màu.

Hãy cùng làm quen với một tác phẩm khác của Ilya Repin.

“Ivan Bạo chúa và con trai Ivan ngày 16 tháng 11 năm 1581” (còn được gọi là “Ivan Bạo chúa giết chết con trai mình”) - bức tranh vẽ năm 1883-1885. Mô tả một tình tiết trong cuộc đời của Ivan Bạo chúa, khi trong cơn tức giận, ông đã giáng một đòn chí mạng vào con trai mình là Tsarevich Ivan. Bức tranh thể hiện sự thống khổ ăn năn trên khuôn mặt của Ivan Bạo chúa và sự hiền lành của vị hoàng tử đang hấp hối, với những giọt nước mắt tha thứ cho cha mình, quẫn trí vì đau buồn. Được lưu giữ trong bộ sưu tập của Phòng trưng bày Nhà nước Tretykov ở Moscow.

Chuyện xảy ra là trong cơn nóng giận, người ta đã xúc phạm không đáng có đến người thân, những người thân thiết và cả những người xa lạ. Ngày nay, những video về việc đối xử tàn nhẫn với nhau thường được đăng tải trên Internet. Và rồi họ hối tiếc về những gì đã xảy ra. Thật tốt khi có cơ hội để nhận ra và xin lỗi, sửa chữa tình hình. Nhưng nó có thể xảy ra, như trong bức tranh này, và sẽ không thể khắc phục được tình hình. Vì vậy, chúng ta hãy cố gắng bao dung và học cách “kiềm chế bản thân”.

Tôi hy vọng bạn thích bài học này. Bạn đã học cách mã hóa hình ảnh và cách tìm lượng thông tin đồ họa. Ngoài ra, trong giờ học chúng ta đã làm quen với tác phẩm của Ilya Repin, những ai đã quen với tác phẩm của anh một lần nữa lại chìm đắm vào thế giới của cái đẹp.

Văn học:

1. Mendelev V.A. Bách khoa toàn thư về kiến ​​thức cần thiết. – Kh.: Câu lạc bộ Sách, 2007.
2. Vovk E.T. Khoa học máy tính: hướng dẫn chuẩn bị cho Kỳ thi Thống nhất. – M.:KUDITS-PRESS, 2009.
3. Semakin I.G. Xưởng. Khoa học máy tính và CNTT. – M.: Binom. Phòng thí nghiệm tri thức, 2009.
4. Nguồn: Internet.

Hình ảnh bán sắc được sử dụng rộng rãi để lưu trữ ảnh đen trắng và trong trường hợp có thể không cần màu. Mỗi điểm của hình ảnh như vậy có thể có một trong 256 sắc thái (tăng dần) màu xám với độ sáng từ đen (0) đến trắng (255). Khoảng giá trị này được gọi là thang màu xám(thang độ xám). Để mã hóa một pixel theo thang màu xám, cần có 8 bit (8 bit = 1 byte). Do đó, độ sâu màu của hình ảnh bán sắc là 8 bit, có nghĩa là 256 giá trị có thể có cho mỗi pixel của nó.

Trước khi máy tính hiện đại được sử dụng rộng rãi, hầu hết các máy tính đều có khả năng hiển thị đồng thời không quá 256 màu trên màn hình. Cách mã hóa hợp lý nhất trong những điều kiện như vậy là lập chỉ mục cho chúng. Trong quá trình lập chỉ mục, mỗi màu trong ảnh được gán một số sê-ri, số này được sử dụng để mô tả tất cả các pixel có màu đó. Vì tập hợp màu sắc khác nhau đối với các hình ảnh khác nhau nên nó được lưu trong bộ nhớ máy tính cùng với hình ảnh. Tập hợp các màu được sử dụng trong ảnh được gọi là bảng màu.

Bảng màu là bảng dữ liệu lưu trữ thông tin về mã mà một màu cụ thể được mã hóa.

Độ sâu màu của hình ảnh được lập chỉ mục phụ thuộc vào số lượng phần tử trong bảng màu của nó và có thể dao động từ 2 đến 8 bit. Để mô tả 64 màu bạn cần 6 bit, đối với 16 màu bạn cần 4 bit. Một hình ảnh bao gồm 256 màu cần 1 byte. Dung lượng bộ nhớ mà hình ảnh được lập chỉ mục chiếm giữ cũng thay đổi tương ứng. Một hình ảnh có bảng màu gồm 256 màu yêu cầu cùng dung lượng bộ nhớ như một hình ảnh thang độ xám. Với bảng màu nhỏ hơn, dung lượng bộ nhớ sẽ còn thấp hơn. Thực tế là hình ảnh có màu với kích thước tệp rất nhỏ đã mang lại sức sống thứ hai cho các hình ảnh được lập chỉ mục cùng với sự phát triển của thiết kế Web, vì kích thước tệp rất quan trọng cho việc truyền mạng.

Vì hình ảnh đầy màu sắc thậm chí còn cần nhiều tài nguyên hơn. Hình ảnh thường có thể được tạo và lưu ở một trong các mô hình màu. Hình ảnh đủ màu kỹ thuật số bao gồm các kênh tương ứng với màu cơ bản của mô hình hình ảnh. Mỗi kênh là một hình ảnh bán sắc có độ sáng pixel được xác định bằng lượng màu cơ bản tương ứng trong hình ảnh tổng hợp. Kênh được mã hóa 8 bit, có nghĩa là số lượng chuyển màu trong đó là 256.

Dung lượng bộ nhớ mà một hình ảnh đủ màu chiếm phụ thuộc vào số lượng kênh mà nó chứa. Hình ảnh RGB bao gồm ba kênh, mỗi kênh yêu cầu 8 bit để mô tả. Như vậy, độ sâu màu của những hình ảnh này là 24 bit. Hình ảnh CMYK có bốn kênh và độ sâu màu là 8x4=32 bit.

Hai byte (16 bit) cho phép bạn xác định 65536 màu khác nhau. Chế độ này được gọi là Màu sáng . Nếu sử dụng ba byte (24 bit) để mã hóa màu thì có thể hiển thị đồng thời 16,5 triệu màu. Chế độ này được gọi là Màu thật .

Do đó, khối lượng của hình ảnh raster được xác định bằng cách nhân số điểm với khối lượng thông tin của một điểm, điều này phụ thuộc vào số lượng màu có thể có.

Thông tin về hình ảnh vector được mã hóa dưới dạng chữ và số thông thường và được xử lý bằng các chương trình đặc biệt.

^ 20.1.5 Định dạng tệp đồ họa

Trong đồ họa máy tính, ít nhất ba chục định dạng tệp được sử dụng để lưu trữ hình ảnh. Các định dạng tệp đồ họa xác định phương pháp lưu trữ thông tin trong tệp (raster, vector), cũng như hình thức lưu trữ thông tin (thuật toán nén được sử dụng).

Tính năng nén được sử dụng cho các tệp đồ họa raster vì... chúng có khối lượng khá lớn. Có nhiều thuật toán nén khác nhau và đối với các loại hình ảnh khác nhau, bạn nên sử dụng loại phù hợp thuật toán nén.

Dựa trên loại thông tin đồ họa được lưu trữ, các định dạng tệp để lưu trữ hình ảnh được chia thành

 raster (TIFF, GIF, BMP, JPEG);

 vectơ (AI, CDR, FH7, DXF);

 hỗn hợp (phổ quát) (EPS, PDF).

Xin lưu ý rằng các tập tin của hầu hết mọi định dạng vectơ cho phép bạn lưu trữ đồ họa raster. Tuy nhiên, điều này thường dẫn đến hiện tượng biến dạng trong quá trình tái tạo màu sắc, do đó, nếu hình ảnh không chứa các đối tượng vector thì nên sử dụng các định dạng raster.

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các định dạng tệp đồ họa phổ biến nhất.

^ Định dạng GIF (Định dạng trao đổi đồ họa) được CompuServe giới thiệu là định dạng đầu tiên để truyền và hiển thị đồ họa qua modem.

Màu của mỗi pixel được mã hóa thành 8 bit, do đó, tệp GIF có thể chứa tới 256 màu. Màu sắc được sử dụng trong ảnh GIF được lưu trữ trong chính tệp đó ở bảng chỉ mục .

Tệp GIF cũng có thể chứa các sắc thái xám khác nhau. Có hai phiên bản chính định dạng GIF: GIF87 và GIF89a - chúng được đặt tên theo năm tiêu chuẩn hóa. Cả hai phiên bản đều hỗ trợ cách thể hiện xen kẽ một tệp đồ họa. Phiên bản mới hơn của GIF89a cho phép chỉ định một màu là trong suốt.

Minh bạch ngụ ý rằng một màu của hình ảnh (thường là màu nền) có thể được khai báo là trong suốt. Điều này làm cho hình ảnh trên trang trông tự nhiên hơn.

Luân phiên dòng có nghĩa là trong khi hình ảnh được nhận qua mạng, các chi tiết của nó sẽ được vẽ dần dần. Hiệu ứng này tương tự như những gì xảy ra khi một bức ảnh mất nét dần dần được lấy nét. Nhờ sự xen kẽ của các dòng, người dùng sử dụng modem chậm thường có thể ước tính nội dung của nó và thời gian cần thiết ngay khi bắt đầu nhận được ảnh. chuyển toàn bộ, và từ đó quyết định xem có nên tiếp tục dùng thuốc hay bạn có thể từ chối.

GIF cũng có thể được sử dụng để tạo hoạt ảnh đơn giản trên màn hình.

Hạn chế chính của tệp GIF là không có khả năng lưu trữ và hiển thị hình ảnh không được lập chỉ mục được hiển thị ở Màu thật hoặc Màu cao. Nói cách khác, ảnh GIF phải có 256 màu trở xuống.

Nén tệp GIF là nén không mất dữ liệu. Điều này có nghĩa là việc đóng gói hình ảnh không hề ảnh hưởng đến chất lượng của nó. Trong trường hợp này, nén có hiệu quả nhất trong trường hợp hình ảnh chứa các vùng màu đồng nhất lớn với các ranh giới được xác định rõ ràng. Ngược lại, nén GIF cực kỳ kém hiệu quả khi có các vùng có màu chuyển màu hoặc phân phối tông màu ngẫu nhiên, xảy ra khi sử dụng nhiều phương pháp điều chỉnh raster khác nhau hoặc làm mịn các cạnh của vùng hình ảnh.

Định dạng GIF được sử dụng để lưu trữ tất cả các ảnh có kích thước nhỏ yếu tố đồ họa: liên kết các biểu tượng, nhãn và hình thu nhỏ, đồng thời để lưu trữ hình ảnh ở mọi kích thước, ban đầu bao gồm các vùng lớn có màu đồng nhất.

^ Định dạng JPEG(Nhóm chuyên gia chụp ảnh chung) được thiết kế để lưu trữ và truyền tải hiệu quả các bức ảnh màu với đầy đủ các tông màu. Định dạng JPEG ban đầu được sử dụng để cho phép các phóng viên ảnh chuyên xuất bản tin tức nén các tệp ảnh kỹ thuật số của họ thành kích thước phù hợp để truyền từ hiện trường đến nhà xuất bản qua modem.

Định dạng JPEG phù hợp để lưu trữ các hình ảnh không được lập chỉ mục màu được tạo ở chế độ RGB với độ sâu màu True Color. Màu sắc được mã hóa ở mức 24 bit trên mỗi pixel và do đó có thể nhận biết đồng thời hơn 16 triệu màu. Mức độ nén file có thể được thay đổi theo ý muốn của người dùng. Thuật toán nén không dựa trên việc tìm kiếm các phần tử giống hệt nhau mà dựa trên sự khác biệt giữa các pixel. JPEG tìm kiếm sự chuyển tiếp màu sắc mượt mà trong các ô vuông 9 x 9 pixel. Thay vì giá trị thực tế, JPEG lưu trữ tốc độ thay đổi từ pixel này sang pixel khác. Theo quan điểm của mình, anh ta loại bỏ thông tin màu sắc không cần thiết bằng cách lấy trung bình một số giá trị. Mức nén càng cao thì dữ liệu bị loại bỏ càng nhiều và chất lượng càng thấp

Định dạng JPEG có khả năng biểu diễn tệp đồ họa theo cách "xen kẽ" tương tự như định dạng GIF. Cái này được gọi theo định dạng JPEG - " quét lũy tiến " Cả hai phương pháp đều cho phép trình duyệt hiển thị hình ảnh trước tiên với độ phân giải thấp, sau đó tăng chất lượng của nó khi tệp được hoán đổi, do đó giảm đáng kể thời gian tải đồ họa rõ ràng.

Định dạng JPEG có hai nhược điểm đáng kể:

1) Việc lưu tập tin ở định dạng này nhiều lần sẽ dẫn đến chất lượng hình ảnh bị giảm. Do đó, bạn không nên lưu trữ hình ảnh ở định dạng JPEG, trừ khi bạn đang nói về phương tiện chỉ đọc. Ngoài ra, hiện tượng biến dạng cũng sẽ xuất hiện nếu ảnh JPEG được kết hợp với ảnh có định dạng khác rồi ghi lại bằng nén.

2) Hình ảnh được lưu ở định dạng JPEG không thể có vùng trong suốt.

Định dạng này được sử dụng trong mọi trường hợp khi kích thước của hình ảnh ở mỗi tọa độ vượt quá 200 pixel và bản thân hình ảnh đó là một bức ảnh hoàn chỉnh hoặc một ví dụ về đồ họa nghệ thuật, bao gồm cả các sắc thái màu sắc tinh tế.

Định dạng BMP (Thiết bị Windows Bitmap độc lập) được hỗ trợ bởi mọi chương trình tương thích với Windows. Cấu trúc tệp BMP được Windows sử dụng để lưu trữ hình ảnh bitmap. Định dạng này lưu trữ hình nền, biểu tượng và hình ảnh raster khác. hình ảnh cửa sổ. Định dạng này giảm thiểu khả năng xảy ra lỗi hoặc hiểu sai dữ liệu raster.

Định dạng BMP hiển thị dữ liệu chính xác bất kể thiết bị phần cứng và phần mềm (màn hình máy tính, card màn hình và trình điều khiển hiển thị). Tính độc lập của thiết bị này được đảm bảo bằng cách sử dụng bảng màu hệ thống. Tuy nhiên, định dạng này cũng có nhược điểm của nó. Chỉ có phiên bản màu 4 và 8 bit của định dạng này mới có thể nén được, nghĩa là tệp BMP 24 bit sẽ rất lớn. Ngoài ra, việc sử dụng tập tin BMP giới hạn ở các dạng hệ điều hành Windows và OS/2.

^ Định dạng TIFF(Định dạng tệp hình ảnh Tagget) lưu trữ nhiều dữ liệu hình ảnh trong các trường được gắn thẻ, do đó có tên là (Định dạng tệp hình ảnh được gắn thẻ). Mỗi trường được đánh dấu lưu trữ thông tin về bản vẽ raster hoặc một liên kết đến các lĩnh vực khác. Chương trình đọc tệp có thể bỏ qua các trường không xác định hoặc không cần thiết đối với nó. Tính linh hoạt này cho phép định dạng tìm thấy ứng dụng ở nhiều dạng khác nhau hệ thống máy tính. Ngoài ra, định dạng TIFF có thể lưu trữ nhiều loại dữ liệu bổ sung về hình ảnh raster, bao gồm: đường cong hiệu chỉnh cho hình ảnh thang độ xám; các trường thông tin chi tiết về hình ảnh (tên chương trình, tác giả, ngày tạo và nhận xét); kích thước và độ phân giải của hình ảnh; thông tin chi tiết về màu sắc của bản gốc.

Hầu hết các chương trình đọc tệp TIFF đều có thể dễ dàng đọc các tệp có định dạng này được tạo trên các hệ thống khác. Cấu trúc của định dạng TIFF rất linh hoạt, cho phép nó lưu trữ nhiều loại hình ảnh.

Ngoài màu CMY truyền thống, định dạng này còn hỗ trợ phân tách màu bằng một số lượng lớn sơn Thích hợp nhất cho việc in ấn.

^Định dạng PDF(Định dạng tài liệu di động) được Adobe đề xuất là định dạng độc lập với nền tảng, trong đó có thể lưu cả hình minh họa (vector và raster) và văn bản, với nhiều phông chữ và liên kết siêu văn bản. Để đạt được tính di động được khai báo trong tiêu đề, kích thước của tệp PDF phải nhỏ. Với mục đích này, việc nén được sử dụng - một phương pháp khác nhau được sử dụng cho từng loại đối tượng. Ví dụ: ảnh bitmap được viết ở định dạng JPEG. Adobe đã phát hành gói Acrobat để hoạt động với định dạng này. Tiện ích miễn phí Trình đọc Acrobat cho phép bạn đọc tài liệu và in chúng trên máy in nhưng không cho phép bạn tạo hoặc sửa đổi chúng. Acrobat Distiller chuyển đổi các tệp PostScript sang định dạng này. PostScript là ngôn ngữ mô tả trang được thiết kế để tạo ra các hình ảnh có độ phức tạp tùy ý và in chúng. Nhiều chương trình (Adobe PageMaker, CorelDraw, FreeHand) cho phép bạn xuất tài liệu của mình sang PDF và một số chương trình cũng cho phép bạn chỉnh sửa đồ họa được ghi ở định dạng này. Thông thường, các tài liệu chỉ đọc và không chỉnh sửa sẽ được lưu trữ ở định dạng này. Trong tập tin định dạng PDF chứa tất cả các phông chữ cần thiết. Điều này thuận tiện và cho phép bạn tránh chuyển phông chữ cho đầu ra (việc chuyển phông chữ không hoàn toàn hợp pháp theo quan điểm bản quyền).

Vì vậy, kiến ​​thức về các tính năng của định dạng tệp đồ họa rất quan trọng để lưu trữ hình ảnh hiệu quả và tổ chức trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng khác nhau.

Khi chuẩn bị tệp để đăng lên Internet, bạn phải đối mặt với vấn đề chuyển đổi tệp đồ họa từ định dạng này sang định dạng khác.

Việc chuyển đổi định dạng tệp đồ họa có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các trình chỉnh sửa đồ họa chấp nhận các tệp có định dạng khác nhau. Với những mục đích này, bạn có thể sử dụng trình soạn thảo đồ họa Trình chỉnh sửa ảnh bao gồm trong Microsoft Office. Trình chỉnh sửa này có thể hoạt động với hầu hết các định dạng tệp đồ họa phổ biến: TIFF, PCX, GIF, JPEG, v.v. Đồng thời, nó có thể chuyển đổi các tệp từ định dạng này sang định dạng khác chỉ bằng một thao tác đơn giản Lưu thành…(Lưu thành...). Khi chuyển đổi tập tin, bạn có thể chỉ định các tham số mong muốn. Ví dụ: chuyển đổi từ màu sang định dạng đen trắng, chọn số lượng màu, mức độ nén tệp hoặc hệ số chất lượng - tệp lớn và chất lượng tốt nhất hình ảnh hoặc một tệp nhỏ có chất lượng hình ảnh thấp hơn.

^ 20.2 Thiết bị hình ảnh

20.2.1 Máy tính làm việc với hình ảnh

Phần mềm toán học và đồ họa máy tính không thể được xem xét tách biệt khỏi phần cứng được sử dụng ở các giai đoạn xử lý hình ảnh khác nhau. Tất cả các quỹ này thường được chia thành ba Các nhóm lớn:

- thiết bị đầu vào (máy quét, bộ số hóa, máy ảnh và máy quay video kỹ thuật số);

- thiết bị đầu ra (màn hình, máy in, máy vẽ, máy chiếu kỹ thuật số);

 thiết bị xử lý (bộ tăng tốc đồ họa).

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn phần cứng của nhóm cuối cùng, vì chúng đóng vai trò quan trọng khi làm việc với hình ảnh.

Các mẫu máy tính đơn giản nhất của nửa đầu thập niên 80, hiển thị hình ảnh đồ họa trên màn hình của TV gia đình thông thường, thường hoạt động mà không sử dụng phần cứng đặc biệt để làm việc với đồ họa. Các chức năng này đã được thực hiện bộ xử lý thông thường. Khi máy tính phát triển và phạm vi tác vụ xử lý đồ họa và màu sắc ngày càng mở rộng, bộ vi xử lý không thể xử lý được nữa. Hình ảnh đồ hoạ và các chức năng này đã được chuyển sang một chức năng đặc biệt hệ thống video máy tính.

Như đã nêu trước đó, hệ thống video của máy tính cá nhân bao gồm màn hình (màn hình), bộ điều hợp video (card video) và phần mềm.

Màn hình hiển thị là một ma trận pixel hình chữ nhật, nhờ có chất lân quang bao phủ màn hình nên có đặc tính phát sáng khi bị tác động bởi ánh sáng. chùm tia điện tử, chạy dọc theo từng dòng màn hình từ trái sang phải và từ trên xuống dưới, thay đổi độ sáng và màu sắc của màn hình.

Mỗi pixel tương ứng với một số bit nhất định trong RAM. Phần bộ nhớ lưu trữ thông tin về trạng thái của từng pixel trên màn hình xác định bộ nhớ video của máy tính.

Bộ nhớ video - đây là một thiết bị lưu trữ điện tử, dễ bay hơi được thiết kế để lưu trữ thông tin video - mã nhị phân của hình ảnh hiển thị trên màn hình.

Bộ điều hợp video điều khiển hoạt động của màn hình. Bộ nhớ video cũng là một phần của bộ điều hợp video. Bộ điều hợp cung cấp khả năng đọc bộ nhớ này.

Về mặt cấu trúc, bộ điều hợp video là một bo mạch riêng biệt được kết nối với bộ xử lý trung tâm thông qua một bus chung, do đó bộ điều hợp video còn được gọi là card màn hình (thẻ video). Card màn hình được lắp vào khe cắm (PCI hoặc AGP) trên bo mạch chủ. Có một đầu nối ở mặt sau của card màn hình để kết nối màn hình bằng cáp.

Với sự gia tăng độ phức tạp của đồ họa ba chiều, nghĩa là với sự gia tăng số lượng đa giác trong cảnh ba chiều, hình ảnh của chúng được hiển thị trên màn hình, một phần của công việc xây dựng và xử lý ba chiều hình ảnh phải được chuyển từ bộ xử lý trung tâm vào card màn hình. Để làm được điều này, họ đặt một con chip chuyên dụng vào đó - một bộ xử lý đồ họa, đảm nhiệm vai trò này. hầu hết hoạt động trong việc hình thành và xử lý hình ảnh ba chiều và do đó giải phóng bộ xử lý trung tâm. Card màn hình như vậy (Hình 20.7) sau này được gọi là máy tăng tốc đồ họa (máy gia tốc).

Phổ biến ứng dụng đồ họa và đặc biệt là các ứng dụng đa phương tiện đã khiến bộ tăng tốc đồ họa không chỉ trở thành một phần bổ sung phổ biến cho bộ điều hợp video mà còn là một thứ cần thiết.

Các đặc điểm chính của bộ tăng tốc đồ họa bao gồm:

 bus: mỗi bộ tăng tốc đồ họa được thiết kế cho loại nhất định xe buýt video. Hầu hết các bộ tăng tốc đồ họa được thiết kế cho Xe buýt PCI;

 Độ rộng thanh ghi dữ liệu: Độ rộng thanh ghi càng cao thì bộ xử lý có thể xử lý càng nhiều dữ liệu với mỗi lệnh.

Hình 20.7. Trình tăng tốc đồ họa

Máy tính cá nhân sử dụng nhiều loại bộ điều hợp video khác nhau. Hầu như tất cả chúng đều có thể hoạt động ở một số chế độ, còn được gọi là mod video . Các chế độ này khác nhau về độ phân giải, số lượng màu sắc, bảng màu, số lượng trang video và cách chúng được xử lý.

Có hai loại chế độ video chính: văn bản và đồ họa. TRONG chế độ văn bản Bộ nhớ video chứa các mã ký tự và thuộc tính của chúng, được hiển thị trên màn hình điều khiển từ bảng ký hiệu. Ở chế độ đồ họa video, bộ nhớ video lưu trữ mã màu cho từng pixel hiển thị trên màn hình. Một số màn hình cung cấp độ phân giải khác nhau cho một chế độ cụ thể. Với độ phân giải thấp hơn, màn hình có thể hiển thị nhiều màu sắc hơn.

Các mẫu PC IBM đầu tiên sử dụng chế độ đồ họa màu C.G.A. . Hình ảnh đầu ra khá chất lượng thấp. Độ phân giải 620200 với bảng màu bốn màu gồm 16 màu có thể hoặc 640200 với bảng màu hai màu.

Sau đó (năm 1984) một card đồ họa cải tiến xuất hiện E.G.A. , cho phép bạn làm việc ở độ phân giải 640350 với bảng 16 màu gồm 64 màu, hai trang video và ở chế độ đơn sắc với 8 trang video ở độ phân giải thấp 320200.

Năm 1987, IBM bắt đầu sản xuất máy tính được trang bị bộ điều hợp video VGA (mảng video). Bộ điều hợp VGA được đặc trưng bởi khả năng hoạt động ở một trong nhiều chế độ đồ họa, khác nhau về số lượng điểm được tái tạo trên màn hình và số lượng màu. Ví dụ: hai chế độ đã được sử dụng đặc biệt rộng rãi, cung cấp khả năng hoạt động với 256 màu từ bảng màu gồm một triệu sắc thái màu ở độ phân giải 320200 và với bảng màu 16 màu ở độ phân giải 640480.

Một trong những tính năng có giá trị của chuẩn VGA là nó “mở ở trên cùng”; chẳng hạn, bằng cách tăng dung lượng bộ nhớ video trên bo mạch bộ điều hợp video, bạn có thể đạt được hiệu suất cao hơn. phần mở rộng đồ họa và/hoặc tăng số lượng màu được tái tạo đồng thời. Các chế độ này được gọi SVGA . Việc sửa đổi SVGA cho phép sử dụng 256 màu ở độ phân giải 12801024 và 16 triệu màu ở độ phân giải 1024768.

Mỗi bộ điều hợp sau này được liệt kê đều hỗ trợ tất cả các chế độ của những bộ điều hợp trước đó. TRONG những năm trước IBM đề xuất bộ chuyển đổi XGA làm tiêu chuẩn cho các máy tính hiệu suất cao.

Hình ảnh đang được tạo tăng tốc đồ họa, được điều khiển bởi các lệnh từ bộ xử lý trung tâm, được đặt trong bộ nhớ video. Thông tin đầy đủ về tất cả các điểm ảnh được lưu trong bộ nhớ video được gọi là ảnh bitmap .

Hãy tính dung lượng bộ nhớ video cần thiết cho một trong những chế độ đồ họa phổ biến nhất hiện nay với bảng màu 65536 ở độ phân giải 800 x 600 pixel.

Tổng số điểm trên màn hình: 800  600 = 480000. Để mã hóa 65536 màu khác nhau, cần có hai byte (16 bit) bộ nhớ. Do đó, dung lượng bộ nhớ video cần thiết là: 16 bit  480000 = 7680000 bit = 960000 byte = 937,5 KB.

Dung lượng bộ nhớ video cần thiết cho các chế độ đồ họa khác được tính toán tương tự (Bảng 20.2).

Bảng 20.2. - Dung lượng bộ nhớ video cho nhiều chế độ đồ họa khác nhau

^ 20.2.3 Thiết bị nhập thông tin đồ họa vào máy tính

Có nhiều phương tiện kỹ thuật khác nhau thực hiện quá trình chuyển đổi hình ảnh thành hình thức kỹ thuật số, ví dụ: máy quét, máy số hóa (máy tính bảng đồ họa), máy ảnh kỹ thuật số và máy quay video. Trong từng trường hợp cụ thể, điều quan trọng là phải chọn đúng thiết bị, được hướng dẫn bởi các đặc tính kỹ thuật của nó, để có được hình ảnh số hóa với độ chi tiết và dải màu cần thiết.

Máy quét  đây là thiết bị nhập hình ảnh màu hoặc đen trắng vào máy tính cá nhân.

Nguyên lý hoạt động của hầu hết các loại máy quét đều giống nhau. Nó dựa trên thực tế là các điểm riêng lẻ của ảnh gốc (bản gốc) được chiếu sáng bởi chùm tia định hướng và chùm tia thu được được cảm nhận bởi máy thu quang, trong đó thông tin về “màu” của điểm được hiểu là một giá trị số cụ thể , được truyền đến máy tính thông qua một giao diện nhất định.

Theo quy định, các phần tử cảm quang được kết hợp thành một ma trận để quét đồng thời toàn bộ khu vực của bản gốc.

Dựa trên cách cảm nhận màu sắc, máy quét được chia thành đen trắng và màu.

Máy quét đen trắng Trong trường hợp đơn giản nhất, họ chỉ có thể phân biệt hai giá trị - đen và trắng, đủ để đọc mã vạch. Máy quét phức tạp hơn có thể phân biệt giữa các sắc thái của màu xám.

máy quét màu Chúng hoạt động dựa trên nguyên tắc cộng màu, trong đó hình ảnh màu thu được bằng cách trộn ba màu: đỏ, lục và lam.

Dựa trên cơ chế chuyển động của ma trận các phần tử cảm quang so với bản gốc, người ta phân biệt các loại máy quét sau: cầm tay, trống, nạp giấy, quét phẳng.

Máy quét cầm tay - đây là những thiết bị tương đối rẻ tiền kích thước nhỏ, thuận tiện cho việc quét nhanh hình ảnh từ sách và tạp chí. Quá trình quét được thực hiện bằng cách di chuyển thủ công máy quét qua bản gốc. Băng thông quét thường không vượt quá 15 cm. máy quét tayĐiều này có thể bao gồm sự phụ thuộc của chất lượng quét vào kỹ năng của người dùng và không thể quét đồng thời các hình ảnh tương đối lớn.

TRONG máy quét trống Bản gốc đang được quét được đặt trên một trống quay. Trong trường hợp này, một vùng chấm của hình ảnh được quét và đầu quét di chuyển dọc theo trống ở một khoảng cách rất nhỏ so với bản gốc. Hiện tại, những máy quét như vậy chỉ được sử dụng trong sản xuất in ấn.

TRONG máy quét nạp giấy Vật mang hình ảnh được kéo dọc theo thước đo chứa các phần tử cảm quang. Chiều rộng của hình ảnh thường ở định dạng A4 và chiều dài bị giới hạn bởi khả năng của máy tính được sử dụng (so với nhiều bức ảnh hơn, kích thước tệp nơi lưu trữ bản sao kỹ thuật số của nó càng lớn).

Máy quét hình phẳng quét tự động. Bản gốc được đặt vào máy quét trên một tấm kính, bên dưới, sử dụng ma trận tuyến tính di động, hình ảnh được quét từng dòng với tốc độ đồng đều (Hình 20.8). Kích thước của hình ảnh được quét phụ thuộc vào kích thước của máy quét và có thể đạt tới kích thước của một tờ giấy vẽ lớn (A0). Kích thước của ma trận và hệ thống lấy nét được chọn để quét toàn bộ chiều rộng của trang tính. Một phần đính kèm slide đặc biệt cho phép bạn quét các slide và phim âm bản.

Hình 20.8. Máy quét phẳng

Máy quét được kết nối với máy tính cá nhân thông qua bộ điều khiển đặc biệt (đối với máy quét hình phẳng, điều này thường được thực hiện Bộ điều khiển SCSI). Máy quét phải luôn có trình điều khiển thích hợp vì chỉ có một số lượng hạn chế ứng dụng phần mềm có trình điều khiển tích hợp để liên lạc với một loại máy quét nhất định.

Khi lựa chọn mô hình cụ thể máy quét, cần phải tính đến một số đặc điểm liên quan đến Năng lực kỹ thuật các mô hình.

Sự cho phép - số lượng điểm hoặc ô raster mà từ đó hình ảnh được hình thành, trên một đơn vị chiều dài hoặc diện tích. Độ phân giải của thiết bị càng cao thì các chi tiết có thể được tái tạo càng tốt.

Phần cứng máy quét/độ phân giải quang học  đây là một trong những đặc điểm chính của máy quét, liên quan trực tiếp đến mật độ bố trí các phần tử nhạy cảm trên ma trận máy quét. Được đo bằng số pixel trên mỗi inch vuông của hình ảnh.

Độ phân giải nội suy  độ phân giải của hình ảnh thu được bằng cách sử dụng xử lý toán học của hình ảnh gốc. Nó ít liên quan đến việc cải thiện chất lượng. Thường phục vụ như một mưu đồ quảng cáo cho người dùng chưa chuẩn bị.

Độ đậm của màu - số chữ số của mỗi pixel trong hình ảnh kỹ thuật số, bao gồm. được phát hành bởi máy quét.

Có đủ mặt trên thị trường thế giới con số lớn các nhà sản xuất máy quét. Các mẫu phổ biến nhất được sản xuất bởi Hewlett-Packard, Agfa, Canon, Mustek.

Quét phẳng tài liệu đồ họa- vấn đề tương đối đơn giản: bản gốc được đặt trên một tấm kính máy quét phẳng, nắp được đóng lại và thiết bị được khởi động. Nhưng việc quét ba chiều để xác định thế giới của chúng ta phức tạp hơn nhiều và đòi hỏi nhiều công sức, vì vậy cho đến nay, nhiệm vụ này gần như không thể thực hiện được đối với người dùng PC.

Tuy nhiên, ngày nay một số công cụ đã được phát triển giúp hiển thị các vật thể vừa và nhỏ dưới dạng tệp ba chiều chính xác. Một ví dụ là thiết bị số hóa vật thể ba chiều MicroScribe-3D từ Immersion, sử dụng những tiến bộ hiện đại trong nhiều lĩnh vực tiến bộ công nghệ khác nhau.

Hình 20.9. Thiết bị số hóa vật thể ba chiều MicroScribe-3D

Sự đắm chìm đã phát triển một cách độc đáo công nghệ số hóa cơ học , nhỏ gọn, giá cả phải chăng và dễ sử dụng. Thiết bị này là thiết bị để bàn, bề ngoài giống như một mũi khoan nha khoa thu nhỏ (Hình 20.9). Mỗi kết nối MicroScribe-3D sử dụng kỹ thuật số cảm biến quang học, hoạt động của nó không phụ thuộc vào bất kỳ ảnh hưởng nào của môi trường. Kết quả là một hệ thống phổ quát có thể hoạt động trong hầu hết mọi môi trường và quét các vật thể được làm từ bất kỳ vật liệu nào.

Nhưng bên cạnh đó còn có các công nghệ quét 3D khác: siêu âm quét, quét từ, quét laser.

Trong phần này chúng ta sẽ thảo luận về các phương pháp mã hóa máy tính đối với thông tin văn bản, đồ họa và âm thanh. Các nhà thiết kế đã “dạy” máy tính cách làm việc với thông tin văn bản và đồ họa, bắt đầu từ thế hệ thứ ba (thập niên 1970). Nhưng chỉ có những chiếc máy thế hệ thứ tư, những chiếc máy hiện đại, mới “làm chủ” được âm thanh. những máy tính cá nhân. Kể từ thời điểm này, sự lan rộng của công nghệ đa phương tiện bắt đầu.

Những điều gì mới về cơ bản đã xuất hiện trong thiết kế máy tính cùng với sự phát triển của các loại thông tin mới? Chủ yếu là cái này thiết bị ngoại vi cho đầu vào và đầu ra của văn bản, đồ họa, video, âm thanh. Bộ xử lý và RAM có rất ít thay đổi về chức năng của chúng. Hiệu suất và dung lượng bộ nhớ của chúng đã tăng lên đáng kể. Nhưng giống như ở các thế hệ máy tính đầu tiên, nó vẫn được giữ nguyên trên các PC hiện đại - kỹ năng chính của bộ xử lý trong xử lý dữ liệu là khả năng thực hiện các phép tính với số nhị phân. Xử lý văn bản, đồ họa và âm thanh cũng là xử lý dữ liệu số. Nói một cách chính xác hơn, đây là xử lý số nguyên. Vì lý do này, công nghệ máy tính gọi là công nghệ số.

Cách chuyển văn bản, đồ họa và âm thanh thành số nguyên sẽ được thảo luận sau. Đầu tiên chúng ta hãy lưu ý rằng ở đây chúng ta sẽ gặp lại với công thức chính của khoa học máy tính:

Ý nghĩa các đại lượng ở đây như sau: Tôi- chiều rộng ô nhớ (tính bằng bit), N- số số nguyên dương khác nhau có thể được viết trong ô này.

Thông tin văn bản

Điều quan trọng cơ bản là thông tin văn bản vốn đã rời rạc - nó bao gồm các ký tự riêng lẻ. Do đó, chỉ có một câu hỏi kỹ thuật được đặt ra - làm thế nào để đặt nó vào bộ nhớ máy tính.

Chúng ta hãy nhớ lại nguyên tắc byte của việc tổ chức bộ nhớ máy tính, được thảo luận trong khóa học khoa học máy tính cơ bản ở trường. Chúng ta hãy quay trở lại hình. 1.5. Mỗi ô trên đó đại diện cho một chút bộ nhớ. Tám bit liên tiếp tạo thành một byte bộ nhớ. Các byte được đánh số. Số thứ tự của byte xác định địa chỉ của nó trong bộ nhớ máy tính. Chính tại các địa chỉ mà bộ xử lý truy cập dữ liệu, đọc hoặc ghi vào bộ nhớ (Hình 1.10).

Mô hình biểu diễn văn bản trong bộ nhớ rất đơn giản. Mỗi chữ cái trong bảng chữ cái, số, dấu chấm câu và ký hiệu khác thường được sử dụng khi viết văn bản được gán một mã nhị phân cụ thể, độ dài của mã này là cố định. TRONG hệ thống phổ biến mã hóa (Windows-1251, KOI8, v.v.) mỗi ký tự được thay thế bằng số nguyên dương 8 bit Số nhị phân; nó được lưu trữ trong một byte bộ nhớ. Số này là số seri nhân vật trong bảng mã. Theo công thức chính của khoa học máy tính, chúng ta xác định được kích thước của bảng chữ cái có thể mã hóa là: 2 8 = 256. Số lượng này khá đủ để chứa hai bảng chữ cái của các ngôn ngữ tự nhiên (tiếng Anh và tiếng Nga) và tất cả các ngôn ngữ tự nhiên khác. các ký tự bổ sung cần thiết.

Do trên thế giới có nhiều ngôn ngữ và bảng chữ cái nên việc chuyển đổi sang hệ thống mã hóa Unicode quốc tế, sử dụng mã nhiều byte, đang dần được thực hiện. Ví dụ: nếu mã ký tự chiếm 2 byte thì nó có thể được sử dụng để mã hóa 2 16 = 65.536 ký tự khác nhau.

Khi làm việc với bằng email chương trình thưđôi khi nó hỏi chúng tôi có muốn sử dụng mã hóa Unicode cho các tin nhắn được chuyển tiếp hay không. Bằng cách này, bạn có thể tránh được vấn đề mã hóa không khớp, đôi khi khiến bạn không thể đọc được văn bản tiếng Nga.

Một tài liệu văn bản được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính không chỉ bao gồm các mã bảng chữ cái tượng trưng. Nó cũng chứa các mã kiểm soát các định dạng văn bản khi hiển thị trên màn hình hoặc khi in: loại và kích thước phông chữ, vị trí dòng, lề và thụt lề, v.v. bộ xử lý từ ngữ(Ví dụ, Phần mềm soạn thảo văn bản) cho phép bạn đưa vào tài liệu và chỉnh sửa các đối tượng “phi tuyến tính” như bảng, mục lục, liên kết và siêu liên kết, lịch sử các thay đổi được thực hiện, v.v. Tất cả điều này cũng được biểu diễn dưới dạng một chuỗi mã byte.

Thông tin đồ họa

Từ môn khoa học máy tính lớp 7 – 9, các em đã được làm quen với những nguyên lý chung của đồ họa máy tính, với công nghệ đồ họa. Ở đây chúng ta sẽ xem xét chi tiết hơn một chút so với trước đây về các cách thể hiện hình ảnh đồ họa trong bộ nhớ máy tính.

Nguyên lý rời rạc của dữ liệu máy tính cũng được áp dụng cho đồ họa. Ở đây chúng ta có thể nói về cách thể hiện rời rạc của một hình ảnh (bản vẽ, ảnh chụp, khung hình video) và màu sắc riêng biệt.

Biểu diễn hình ảnh rời rạc

Hình ảnh trên màn hình điều khiển là rời rạc. Nó được tạo thành từ các điểm riêng lẻ gọi là pixel (yếu tố hình ảnh). Nó được kết nối với đặc tính kỹ thuật thiết bị màn hình, bất kể cách triển khai vật lý của nó, có thể là ống tia âm cực, tinh thể lỏng hoặc màn hình plasma. Những “chấm” này gần nhau đến mức mắt không phân biệt được khoảng cách giữa chúng nên hình ảnh được nhìn nhận là liên tục, chắc chắn. Nếu hình ảnh đầu ra từ máy tính được hình thành trên giấy (bằng máy in hoặc máy vẽ), thì các đường nét trên đó cũng xuất hiện liên tục. Tuy nhiên, nó vẫn dựa trên việc in các chấm gần nhau.

Tùy thuộc vào độ phân giải màn hình đồ họa được cấu hình hệ điều hành máy tính, màn hình có thể hiển thị hình ảnh có kích thước 800 x 600, 1024 x 768 pixel trở lên. Ma trận pixel hình chữ nhật như vậy trên màn hình máy tính được gọi là raster.

Chất lượng hình ảnh không chỉ phụ thuộc vào kích thước raster mà còn phụ thuộc vào kích thước của màn hình điều khiển, thường được đặc trưng bởi độ dài đường chéo. Có một tùy chọn độ phân giải màn hình. Thông số này được đo bằng số chấm trên mỗi inch (bằng tiếng Anh số chấm trên mỗi inch - dpi). Đối với màn hình có đường chéo 15 inch, kích thước hình ảnh trên màn hình là khoảng 28 x 21 cm. Biết rằng có 25,4 mm trong một inch, chúng ta có thể tính được rằng khi màn hình hoạt động ở chế độ 800 x 600 pixel thì độ phân giải hình ảnh trên màn hình là bao nhiêu. là 72 dpi.

Khi in trên giấy thì độ phân giải phải cao hơn rất nhiều. In đa giác của một hình ảnh đủ màu đòi hỏi độ phân giải 200-300 dpi. Một bức ảnh tiêu chuẩn có kích thước 10 x 15 cm phải chứa khoảng 1000 x 1500 pixel.

Biểu diễn màu sắc rời rạc

Hãy khôi phục lại kiến ​​thức của bạn về mã màu, có được từ khóa học khoa học máy tính cơ bản ở trường. Nguyên tắc cơ bản là: bất kỳ màu nào của một điểm trên màn hình máy tính đều có được bằng cách trộn ba màu cơ bản: đỏ, lục, lam. Nguyên tắc này được gọi là mô hình màu RGB (Đỏ, Xanh lục, Xanh lam).

Mã màu nhị phân xác định tỷ lệ cường độ của ba màu cơ bản. Nếu trộn tất cả theo tỷ lệ bằng nhau thì kết quả là màu trắng. Nếu cả ba thành phần đều “tắt” thì màu pixel sẽ là màu đen. Tất cả các màu khác nằm giữa màu trắng và đen.

Tính rời rạc của màu sắc có nghĩa là cường độ của các màu cơ bản có thể nhận một số hữu hạn các giá trị rời rạc.

Ví dụ: đặt kích thước của mã màu pixel là 8 bit - 1 byte. Chúng có thể được phân phối giữa các màu cơ bản như thế này:

2 bit cho màu đỏ, 3 bit cho màu xanh lá cây và 3 bit cho màu xanh lam.

Cường độ của màu đỏ có thể nhận 2 2 = 4 giá trị, cường độ của màu xanh lá cây và màu xanh- 2 3 = 8 giá trị. Tổng số màu được mã hóa bằng mã 8 bit là: 4 - 8 - 8 = 256 = 2 8. Công thức chính của khoa học máy tính lại hoạt động.

Cụ thể, từ quy tắc được mô tả, nó như sau:

Việc khái quát hóa các ví dụ cụ thể này dẫn đến quy tắc sau. Nếu kích thước mã màu là b bit thì số lượng màu (kích thước bảng màu) được tính theo công thức:

Kích cỡ b trong đồ họa máy tính họ gọi độ sâu màu bit.

Một ví dụ nữa. Độ sâu bit màu là 24. Kích thước bảng màu sẽ là:

K = 2 24 = 16,777,216.

Đồ họa máy tính sử dụng các cách khác nhau mô hình màu sắcđối với hình ảnh trên màn hình được tạo ra bằng cách phát ra ánh sáng và hình ảnh trên giấy được tạo ra bằng cách phản chiếu ánh sáng. Chúng tôi đã xem xét mô hình đầu tiên - đây là mô hình RGB. Mô hình thứ hai được gọi là CMYK.

Màu sắc chúng ta nhìn thấy trên một tờ giấy là sự phản chiếu của ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời). Sơn áp dụng cho giấy sẽ hấp thụ một phần của bảng màu tạo nên màu trắng và phản chiếu phần còn lại. Do đó, màu mong muốn trên giấy có được bằng cách “trừ” những “màu không cần thiết” khỏi ánh sáng trắng. Vì vậy, trong in màu không phải là quy luật cộng màu (như trên màn hình máy tính) mà là quy tắc trừ màu. Chúng tôi sẽ không đi sâu vào cơ chế của phương pháp hình thành màu sắc này.

Chúng ta hãy giải mã chữ viết tắt CMYK: Lục lam - xanh lam, Đỏ tươi - đỏ tươi, Vàng - vàng, đen - đen.

Đồ họa raster và vector

Bạn biết về hai công nghệ đồ họa máy tính - raster và vector - từ khóa học khoa học máy tính cơ bản ở trường.

Trong đồ họa raster Thông tin đồ họa là tập hợp dữ liệu về màu sắc của từng pixel trên màn hình. Đây là những gì đã được đề cập ở trên. Trong đồ họa vector, thông tin đồ họa là dữ liệu mô tả một cách toán học các nguyên hàm đồ họa tạo nên bản vẽ: đường thẳng, hình cung, hình chữ nhật, hình bầu dục, v.v. Vị trí và hình dạng của các nguyên hàm đồ họa được biểu diễn trong hệ tọa độ màn hình.

Đồ họa raster(biên tập viên loại raster) được sử dụng trong việc phát triển các ấn phẩm điện tử (đa phương tiện) và in ấn. Hình minh họa raster hiếm khi được tạo thủ công bằng cách sử dụng chương trình máy tính. Thông thường, các hình minh họa được quét do nghệ sĩ chuẩn bị trên giấy hoặc ảnh được sử dụng cho mục đích này. Máy ảnh và video kỹ thuật số được sử dụng để nhập hình ảnh raster vào máy tính. Hầu hết các trình soạn thảo đồ họa kiểu raster không tập trung hơn vào việc tạo hình ảnh mà là xử lý chúng.

Phẩm giá đồ họa raster- Trình bày hiệu quả các hình ảnh chất lượng nhiếp ảnh. Nhược điểm chính của phương pháp biểu diễn ảnh raster là nó chiếm dung lượng bộ nhớ lớn. Để giảm bớt nó, bạn phải sử dụng nhiều phương pháp nén dữ liệu khác nhau. Một nhược điểm khác của hình ảnh raster liên quan đến sự biến dạng của hình ảnh khi thu nhỏ tỷ lệ. Vì hình ảnh được tạo thành từ một số lượng điểm cố định nên việc phóng to hình ảnh sẽ khiến các điểm trở nên lớn hơn. Việc tăng kích thước của các chấm raster sẽ làm biến dạng hình minh họa và khiến nó trông thô ráp.

Biểu đồ véc-tơ các biên tập viên chủ yếu nhằm mục đích tạo hình minh họa và ở mức độ thấp hơn để xử lý chúng.

Thuận lợi đồ họa vector- chiếm dung lượng bộ nhớ tương đối nhỏ tập tin vectơ, chia tỷ lệ hình ảnh mà không làm giảm chất lượng. Tuy nhiên, việc sử dụng đồ họa vector sẽ khó có được hình ảnh nghệ thuật chất lượng cao. Thông thường, các công cụ đồ họa vector không được sử dụng để tạo ra các tác phẩm nghệ thuật mà dành cho công việc thiết kế, vẽ và thiết kế.

Thông tin đồ họa được lưu trong các tập tin trên đĩa. Có nhiều định dạng tập tin đồ họa. Chúng được chia thành raster và vector. Tệp đồ họa raster ( định dạng JPEG, BMP, TIFF và các loại khác) lưu trữ thông tin về màu sắc của từng pixel của hình ảnh trên màn hình. TRONG tập tin đồ họađịnh dạng vector (ví dụ: WMF, CGM) chứa các mô tả về các nguyên hàm đồ họa tạo nên bản vẽ.

Cần hiểu rằng dữ liệu đồ họa được đặt trong bộ nhớ video và hiển thị trên màn hình có định dạng raster bất kể chúng được lấy bằng phần mềm nào (raster hay vector).

Thông tin âm thanh

Nguyên tắc lấy mẫu âm thanh (“số hóa” âm thanh) được thể hiện trong Hình 2. 1.11.

Việc nhập âm thanh vào máy tính được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị âm thanh(micro, radio, v.v.), đầu ra của nó được kết nối với cổng card âm thanh . Nhiệm vụ của card âm thanh là đo mức tín hiệu âm thanh (chuyển thành dao động điện) ở một tần số nhất định và ghi lại kết quả đo vào bộ nhớ máy tính. Quá trình này được gọi là số hóa âm thanh.

Khoảng thời gian giữa hai lần đo được gọi là khoảng thời gian đo - τ Với. nghịch đảo được gọi là tốc độ lấy mẫu - 1/τ (hertz). Tần số đo càng cao thì chất lượng càng cao âm thanh kỹ thuật số.

Kết quả của các phép đo như vậy được biểu diễn dưới dạng số nguyên dương với số chữ số hữu hạn. Bạn đã biết rằng trong trường hợp này bạn nhận được một tập hợp các giá trị hữu hạn rời rạc trong một phạm vi giới hạn. Kích thước của phạm vi này phụ thuộc vào dung lượng của ô - thanh ghi bộ nhớ card âm thanh. Công thức 2 i hoạt động trở lại, trong đó i là dung lượng thanh ghi. Số i còn được gọi là bit lấy mẫu. Dữ liệu đã ghi sẽ được lưu trong các tệp có định dạng âm thanh đặc biệt.

Có các chương trình xử lý âm thanh - trình chỉnh sửa âm thanh cho phép bạn tạo ra nhiều hiệu ứng âm nhạc khác nhau, tách âm thanh khỏi tiếng ồn, phối hợp với hình ảnh để tạo ra các sản phẩm đa phương tiện, v.v. Với sự trợ giúp của các thiết bị tạo âm thanh đặc biệt, các tập tin âm thanh có thể được chuyển đổi thành sóng âm thanh được cảm nhận bởi tai con người.

Khi lưu trữ âm thanh số hóa, bạn phải giải quyết vấn đề giảm âm lượng tập tin âm thanh. Với mục đích này, ngoài mã hóa dữ liệu không mất dữ liệu, cho phép phục hồi 100% dữ liệu từ luồng nén, mã hóa dữ liệu bị mất cũng được sử dụng. Mục đích của việc mã hóa như vậy là làm cho âm thanh của tín hiệu được khôi phục giống với âm thanh gốc khi nén tối đa dữ liệu. Điều này đạt được bằng cách sử dụng nhiều thuật toán khác nhau để nén tín hiệu gốc bằng cách loại bỏ các phần tử khó nghe khỏi tín hiệu đó. Có nhiều phương pháp nén cũng như các chương trình thực hiện các phương pháp này.

Một định dạng âm thanh phổ quát được sử dụng để lưu âm thanh lossless tập tin WAV. Hầu hết định dạng nổi tiếngÂm thanh “nén” (mất mát) - MP3. Nó cung cấp khả năng nén dữ liệu từ 10 lần trở lên.

Câu hỏi và nhiệm vụ

1. Máy tính bắt đầu làm việc với văn bản, đồ họa và âm thanh từ khi nào?
2. Bảng mã hóa là gì? Có những bảng mã hóa nào?
3. Nó dựa trên cái gì? biểu diễn rời rạc Hình ảnh?
4. Mô hình màu RGB là gì?
5. Viết mã 8 bit cho màu xanh sáng, vàng sáng (hỗn hợp giữa đỏ và xanh lá cây), vàng nhạt.
6. Tại sao mô hình RGB không được sử dụng trong in ấn?
7. CMYK là gì?
8. Thiết bị nào trong máy tính số hóa tín hiệu âm thanh đầu vào?
9. Chất lượng âm thanh kỹ thuật số (về mặt định tính) phụ thuộc vào tốc độ mẫu và độ sâu bit mẫu như thế nào?
10. Tại sao định dạng MP3 lại tiện lợi?

Xưởng

Bài thực hành số 1.4 "Biểu diễn văn bản. Nén văn bản"

Mục tiêu của công việc: củng cố kiến ​​thức thực tế về cách biểu diễn dữ liệu văn bản trong máy tính.

Bài tập 1

Xác định ký tự nào được mã hóa bởi bảng ASCII (DOS) và tương ứng với tất cả các chữ cái in hoa của bảng chữ cái tiếng Nga trong bảng mã hóa ANSI (Windows). Để hoàn thành tác vụ, hãy tạo một văn bản có bảng chữ cái tiếng Nga trong Notepad, sau đó mở nó ở chế độ xem (phím F3) trong bất kỳ quản lý tập tin(Windows Commander, Far, Total Commander, Norton Commander) và chuyển đổi sang mã hóa khác. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, hãy điền vào bảng.

Nhiệm vụ 2

Mã hóa văn bản Chúc mừng sinh nhật!! sử dụng bộ ký tự ASCII

Viết mã nhị phân và thập lục phân (để viết mã thập lục phân, hãy sử dụng trình xem tệp của bất kỳ trình quản lý tệp nào).

Nhiệm vụ 3

Giải mã văn bản được viết bằng bộ ký tự ASCII quốc tế (được biểu diễn thập phân).

72 101 108 108 111 44 32 109 121 32 102 114 105 101 110 100 33

Nhiệm vụ 4

Sử dụng bảng bảng mã ASCII, giải mã văn bản được trình bày dưới dạng mã ký tự nhị phân.

01010000 01100101 01110010 01101101 00100000 01010101

01101110 01101001 01110110 01100101 01110010 01110011

01101001 01110100 01111001

Nhiệm vụ 5

Sử dụng trang mã Windows-1251 của bảng mã hóa ASCII, lấy mã thập lục phân cho từ INFORMATION.

Nhiệm vụ 6

Dung lượng bộ nhớ cần thiết để lưu trữ văn bản sẽ tăng lên bao nhiêu lần nếu nó được chuyển đổi từ bảng mã KOI8-R sang bảng mã Unicode?

Nhiệm vụ 7

Bằng cách sử dụng bộ xử lý bảng Mã hóa bản dựng Excel bảng ASCII, trong đó các ký tự sẽ tự động hiển thị trên màn hình theo số thập phân được chỉ định (sử dụng chức năng văn bản phù hợp).

Tài liệu tham khảo

Thuật toán Huffman. Nén thông tin trong bộ nhớ máy tính là sự biến đổi thông tin dẫn đến giảm dung lượng bộ nhớ lưu trữ trong khi vẫn bảo toàn nội dung được mã hóa. Hãy xem xét một trong những cách nén thông tin văn bản - thuật toán Huffman. Sử dụng thuật toán này, một cây nhị phân được xây dựng, cho phép bạn giải mã rõ ràng mã nhị phân bao gồm các mã ký tự có độ dài khác nhau. Cây nhị phân là cây có hai nhánh xuất phát từ mỗi đỉnh. Hình minh họa một ví dụ về một cây như vậy, được xây dựng cho bảng chữ cái tiếng Anh, có tính đến tần suất xuất hiện các chữ cái của nó.

Hãy mã hóa từ "xin chào" bằng cây này:
0101 100 01111 01111 1110

Khi đặt mã này vào bộ nhớ từng chút một, nó sẽ có dạng:
010110001111011111110

Do đó, văn bản chiếm 5 byte trong mã hóa ASCII sẽ chiếm 3 byte trong mã hóa Huffman.

Nhiệm vụ 8

Sử dụng phương pháp nén Huffman, mã hóa những từ sau đây:
a) quản trị viên
b) cuộc cách mạng
c) nền kinh tế
d) bộ phận

Nhiệm vụ 9

Sử dụng cây Huffman, giải mã các từ sau:
a) 01110011 11001001 10010110 10010111 100000
b) 00010110 01010110 10011001 01101101 01000100 000

Bài thực hành số 1.5 “Biểu diễn hình ảnh và âm thanh”

Mục đích của công việc: củng cố kiến ​​thức thực tế về cách biểu diễn dữ liệu đồ họa và âm thanh trong máy tính.

Tài liệu tham khảo

Trong một số tác vụ, phiên bản mô hình (huấn luyện) của màn hình có kích thước raster 10x10 pixel được sử dụng.
Với cách tiếp cận vector, hình ảnh được coi là một tập hợp yếu tố đơn giản: đường thẳng, đường tròn, hình elip,
hình chữ nhật, sắc thái, v.v., được gọi là đồ họa nguyên thủy. Thông tin đồ họa là dữ liệu, rõ ràng
xác định tất cả các nguyên thủy đồ họa tạo nên bản vẽ.
Vị trí và hình dạng của các nguyên hàm đồ họa được xác định trong hệ tọa độ đồ họa gắn với màn hình. Thông thường nguồn gốc
nằm ở góc trên bên trái của màn hình. Lưới pixel trùng với lưới tọa độ. Trục X ngang hướng từ trái sang phải; Trục Y dọc từ trên xuống dưới.
Một đoạn thẳng được xác định duy nhất bằng cách chỉ ra tọa độ các đầu của nó; vòng tròn - tọa độ tâm và bán kính; một đa giác - theo tọa độ các góc của nó, vùng bóng mờ - theo đường biên và màu bóng, v.v.

Hệ thống huấn luyện các lệnh vector được trình bày trong bảng.

Ví dụ: bạn cần viết trình tự để có được hình ảnh của chữ K:

Hình ảnh chữ “K” trong hình được mô tả bằng 3 lệnh vector:
Dòng(4, 2, 4, 8)
Dòng(5, 5, 8, 2)
Dòng(5, 5, 8, 8)

Bài tập 1

Xây dựng mã nhị phân của hình ảnh raster đen trắng đã cho thu được trên màn hình có kích thước raster là 10x10.

Nhiệm vụ 2

Xác định cần bao nhiêu bộ nhớ để lưu trữ 1 bit hình ảnh trên máy tính (để làm được điều này bạn cần sử dụng Thuộc tính màn hình xác định độ sâu bit màu).

Nhiệm vụ 3

Độ sâu bit màu là 24. Có thể hiển thị bao nhiêu sắc thái xám khác nhau trên màn hình ( màu xámđiều gì xảy ra nếu mức độ sáng của cả ba màu cơ bản giống nhau)?

Nhiệm vụ 4

Mã nhị phân của hình ảnh 8 màu được đưa ra. Kích thước màn hình là 10x10 pixel. Trong tranh (vẽ) thể hiện điều gì?

110 011 111 111 110 110 111 111 011 110
111 011 111 111 111 111 111 111 011 111
111 111 011 111 111 111 111 011 111 111
111 111 111 011 011 011 011 111 111 111
001 111 111 111 010 010 111 111 111 001

Nhiệm vụ 5

Sử dụng lệnh vectơ để mô tả các hình ảnh sau (màu tô là tùy ý).

Nhiệm vụ 6

Nhận biểu diễn raster và vector của tất cả các số từ 0 đến 9.

Nhiệm vụ 7

Sử dụng tập hợp các lệnh vectơ dưới đây, hãy xác định những gì được hiển thị trong hình (vẽ).

Vẽ màu xanh
Hình chữ nhật 12, 2, 18, 8
Hình chữ nhật 10, 1, 20, 21
Hình chữ nhật 20, 6, 50, 21
Vẽ màu vàng
Tô màu xanh lá cây
Vòng 20, 24, 3
Vòng 40, 24, 3
Màu 20, 24, Vàng
Màu 40, 24, Vàng
Tô màu xanh lam
Bóng 30, 10, Xanh
Màu 15, 15, Xanh lam
Tô màu hồng
Màu 16, 6, Xanh lam

Nhiệm vụ 8

Xác định 1 trang bộ nhớ video trên máy tính của bạn (để thực hiện việc này, hãy tìm hiểu xem máy tính có độ phân giải và độ sâu bit như thế nào). Viết câu trả lời bằng megabyte.

Nhiệm vụ 9

Vẽ trong trình chỉnh sửa Sơn hình ảnh mặt trời, giữ nó trong định dạng BMP, và sau đó với sử dụng Photoshop chuyển đổi nó sang định dạng JPEG (với chất lượng cao nhất), JPEG (chất lượng thấp nhất), GIF, TIFF.
So sánh hiệu quả nén của từng định dạng bằng cách hoàn thành bảng.

Nhiệm vụ 10

Độ sâu bit màu là 32. Bộ nhớ video được chia thành hai trang. Độ phân giải màn hình 800x600. Tính dung lượng bộ nhớ video.

Nhiệm vụ 11

Máy tính đã cài đặt card màn hình 2 MB. Về mặt lý thuyết, số lượng màu tối đa có thể được phép trong bảng màu khi làm việc với màn hình có độ phân giải 1280x1024 là bao nhiêu?

Nhiệm vụ 12

Cần bao nhiêu bộ nhớ video tính bằng kilobyte để lưu trữ hình ảnh 600x350 pixel bằng bảng màu 8 màu?

Nhiệm vụ 13

Màu xanh lục trên máy tính có kích thước trang bộ nhớ video 125 KB được mã hóa bằng mã 0010. Độ phân giải của màn hình có thể là bao nhiêu?

Nhiệm vụ 14

Màn hình hoạt động với bảng màu 16 màu ở chế độ 640x400 pixel. Mã hóa một hình ảnh cần 1250 KB. Nó chiếm bao nhiêu trang bộ nhớ video?

Nhiệm vụ 15

Có thể sử dụng tối đa bao nhiêu màu để lưu trữ hình ảnh 350x200 pixel nếu kích thước trang bộ nhớ video là 65 KB?

Nhiệm vụ 16

Xác định dung lượng lưu trữ tập tin âm thanh kỹ thuật số, thời gian phát là 5 phút với tần số lấy mẫu là 44,1 KHz và độ sâu mã hóa là 16 bit.

Nhiệm vụ 17

Ghi lại với ứng dụng tiêu chuẩn“Bản ghi âm” là 1 phút âm thanh ở tốc độ lấy mẫu 22,050 kHz và độ sâu mã hóa 8 bit (mono), sau đó là âm thanh tương tự ở tốc độ lấy mẫu 44,1 kHz và độ sâu mã hóa 16 bit (mono). So sánh khối lượng của các tập tin nhận được.

Nhiệm vụ 18

Một phút ghi tệp âm thanh kỹ thuật số chiếm 1,3 MB dung lượng ổ đĩa và dung lượng bit của card âm thanh là 8. Âm thanh được ghi ở tốc độ lấy mẫu nào?

Nhiệm vụ 19

Hai phút ghi một tệp âm thanh kỹ thuật số chiếm 5,1 MB dung lượng ổ đĩa. Tần số lấy mẫu - 22.050 Hz. Độ sâu bit của bộ chuyển đổi âm thanh là bao nhiêu?

Nhiệm vụ 20

Âm lượng giải phóng bộ nhớ trên đĩa - 0,01 GB, độ sâu bit của card âm thanh - 16. Thời lượng âm thanh của tệp âm thanh kỹ thuật số sẽ là bao nhiêu nếu nó được ghi với tần số lấy mẫu là 44.100 Hz?

Có 2 cách tiếp cận để trình bày (số hóa) dữ liệu đồ họa:

- raster;

- vectơ.

Thông tin đồ họa xuất hiện trên màn hình điều khiển dưới dạng ảnh bitmap. Màn hình điều khiển có thể được biểu diễn dưới dạng ô hoặc phần tử ma trận raster .

Một ô raster bao gồm một số điểm nhất định – điểm ảnh .

Kích thước pixel thay đổi tùy theo lựa chọn độ phân giải màn hình hoặc nghị quyết (số pixel tối đa theo chiều dọc và chiều ngang trên màn hình).

Ví dụ về độ phân giải tiêu chuẩn của màn hình hiện đại: 800 × 600, 1024 × 768, 1280 × 1024, v.v.

Hình ảnh màu trên màn hình được tạo thành theo mã nhị phân màu sắc của từng pixel, thông tin về nó được lưu trữ trong bộ nhớ video. Độ sâu màu của hình ảnh được xác định bởi số bit cần thiết để mã hóa màu của pixel.

Độ sâu màu phổ biến nhất là 8, 16, 24 hoặc 32 bit. Nếu mỗi màu pixel được coi là một trạng thái có thể thì số lượng màu có thể được tính bằng công thức

trong đó K là độ sâu màu tính bằng bit.

Ví dụ: để thu được hình ảnh đen trắng (không có bán sắc), một pixel chỉ có thể có hai trạng thái: sáng (trắng) – không sáng (đen). Để mã hóa nó, một bit là đủ, ví dụ: 1 – trắng, 0 – đen (2 1 = 2).

Để mã hóa hình ảnh 4 màu, cần có hai bit cho mỗi pixel, ví dụ: 00 - đen, 01 - đỏ, 10 - xanh lục, 11 - nâu (2 2 = 4).

Nhược điểm của đồ họa raster là lượng bộ nhớ lớn cần thiết để lưu trữ hình ảnh.

Tại biểu diễn vector dữ liệu đồ họa, một mô tả toán học của từng nguyên mẫu đồ họa được chỉ định và lưu trữ - một đối tượng hình học mà từ đó hình ảnh được hình thành.

Nhược điểm của đồ họa vector là không có khả năng làm việc với các hình ảnh, ảnh và phim nghệ thuật chất lượng cao. Do đó, lĩnh vực ứng dụng chính là biểu diễn trong ở dạng điện tử bản vẽ, sơ đồ, sơ đồ, v.v.

Các chương trình làm việc với dữ liệu đồ họa được chia thành:

Trình chỉnh sửa đồ họa Raster – Paint, Photoshop;

Trình chỉnh sửa đồ họa vector - Visio, Corel Draw.

2.6. Mã hóa thông tin âm thanh

Âm thanh là sóng có biên độ và tần số thay đổi liên tục. Biên độ của tín hiệu càng lớn thì âm thanh của một người càng to. Cao độ của âm được xác định bởi tần số của tín hiệu.

Để xử lý máy tính, tín hiệu âm thanh liên tục phải được chuyển đổi thành chuỗi xung điện, tức là. được mã hóa Trong quá trình mã hóa lấy mẫu thời gian tín hiệu âm thanh, tức là chia thời lượng của sóng âm thanh thành các phần thời gian riêng biệt. Đối với mỗi phần như vậy, một giá trị biên độ nhất định được đặt, giá trị này được gán mã mức âm lượng.

Mức âm lượng có thể được coi là một tập hợp các trạng thái có thể có. Do đó, khi số lượng mức âm lượng được mã hóa tăng lên, âm thanh được tái tạo sẽ có chất lượng cao hơn.

Card âm thanh hiện đại cung cấp độ sâu mã hóa âm thanh 16-bit. Số lượng mức tín hiệu (trạng thái) khác nhau có thể được tính bằng công thức:

nơi tôi là độ sâu của âm thanh.