Файл: перации, производимые с данными (Процессы обработки данных).pdf

2.5 Кодирование графических данных и звуковой информации

Если рассмотреть с помощью увеличительного стекла черно-белое графическое изображение, напечатанное в газете или книге, то можно увидеть, что оно состоит из мельчайших точек, образующих характерный узор, называемый растром. Растровое изображение представлено на рисунке 2.

Рисунок 2-Растровое изображение

Растр является методом кодирования графической информации (точечная структура графического изображения).

Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных.

Общепринятым на сегодняшний день считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа [7, с. 130].

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основных цвета:

1. красный (Red, R);
2. зеленый (Green, G);
3. синий (Blue, В).

На практике считается, что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех основных цветов. Такая система кодирования называется системой RGB (по первым буквам названий основных цветов).

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (восемь двоичных разрядов), как это принято для полутоновых черно-белых изображений, то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 разряда. При этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 млн. различных цветов, что на самом деле близко к чувствительности человеческого глаза. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (True Color) [5, с. 95].

Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, то есть цвет, дополняющий основной цвет до белого. Нетрудно заметить, что для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары остальных основных цветов. Следовательно, дополнительные цвета представлены:

• 1. голубым (Cyan, С);
  2. пурпурным (Magenta., М);
  3. желтым (yellow, Y).

Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется еще и четвертая краска — черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (черный цвет обозначается буквой К, потому, что буква В уже занята синим цветом), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим тоже называется полноцветным (True Color).

Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодируемых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом High Color.

Приемы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику позднее. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но если говорить обобщенно, то можно выделить два основных направления.

1. Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а следовательно, может быть описан числовыми параметрами, то есть кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, то есть являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом, характерным для электронной музыки.
2. Метод таблично-волнового ( Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. Если говорить упрощенно, то можно сказать, что где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (хотя не только для них) [7, с. 136].

В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звука.

Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение настоящего исследования необходимо отметить, что цель и задачи, поставленные в работе, достигнуты в полном объеме. Целесообразно подчеркнуть основные выводы исследования:

Информация является отображением реального мира посредством различных сведений. Кроме термина «информация» в информатике принято также использовать такое понятие, как «данные».

Понятие «данные» характеризуется отрывочными, не связанными между собой сведениями.

Технологический процесс обработки данных состоит из четырех последовательных этапов:

1. Первый этап представлен формированием первичных данных, которые могут заключаться в первичных сообщениях о финансовых и хозяйственных операциях, документах, содержащих нормативные правовые акты и иные юридические акты, результатах экспериментов, к примеру, параметрах вновь созданной конструкторской модели автомобиля, квадрокоптера и иных данных о происходящих событиях.

2. Второй этап представлен накоплением и систематизацией данных, т.е. процессом организации определенного размещения данных, обеспечивающим быстроту поиска и отбора необходимых сведений, методического обновления данных, установление защиты информации от различных искажений и т.д.

3. Третий этап представлен обработкой данных, то есть процессами, которые позволяют сформировать новые виды данных, основываясь на ранее накопленных данных. Такие процессы могут быть:

- обобщающими процессами,

- аналитическими процессами,

- рекомендательными процессами,

- прогнозными процессами и пр.

Такие данные вторичной обработки можно подвергать последующей обработке, которая позволяет получить углубленные, более точные обобщения данных.

4. Четвертый этап представлен отображением данных - представлением данных в форме, которая является удобной для человека. Таким отображением является вывод данных на печать, представление графического изображения (иллюстраций, графиков, диаграмм и пр.), звука и пр.

Сообщения, которые формируются на первом этапе, могут быть представлены в различном виде: в виде обычного бумажного документа, звука, видео, числовых данных на определенном носителе. В большинстве случаев носители первичной информации являются физическими носителями и представлены бумагой, пластинками, кассетами, видеокассетами, характеризующиеся своей недолговечностью.

Самый распространенный носитель данных представлен бумагой, при этом данный носитель не является самым экономичным. Регистрация данных на бумаге производится посредством изменения оптических характеристик бумажной поверхности.

Необходимо отметить, что изменения в оптических свойствах (в определенном диапазоне длин волн изменения коэффициента отражения поверхности) также используется в устройствах, которые осуществляют запись на пластмассовых носителях, имеющих отражающее покрытие, лазерным лучом ( CDROM ).

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления. Для этого обычно используется прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки — это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи. К языкам близко примыкают азбуки (системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.  Воройский Ф. С. Информатика. Энциклопедия словарь справочник: введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. – 768 с.
2. Гаврилов, М.В. Информатика и информационные технологии [Текст] / В.А. Климов. – М.: Юрайт, 2012. - 350 с.
3. Гвоздева, В.А. Информатика, автоматизированные информационные технологии и системы [Текст]. – М.: Форум, 2011. - 544 с.
4. Гохберг, Г.С. Информационные технологии [Текст] / А.В. Зафиевский, А.А. Короткин. – М.: Академия, 2013. - 208 с.
5. Исаев, Г.Н. Информационные технологии [Текст]. - М.: Омега-Л, 2012. – 464 с.
6. Крапивенко, А.В.Технологии мультимедиа и восприятие ощущений [Текст]. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2012. - 272 с.
7. Попов, В.Б. Основы информационных и телекоммуникационных технологий. Мультимедиа [Текст]. – М.: Финансы и статистика, 2012. - 336 с.
8. Проектирование информационных систем (на примере методов структурного системного анализа): учебное пособие / О.Г. Инюшкина, Екатеринбург: «Форт-Диалог Исеть», 2014. 240 с.
9. Советов, Б.Я. Информационные технологии [Текст] / В.В. Цехановский. – М.: Юрайт, 2011. - 272 с.
10. Трайнев, В.А. Новые информационные коммуникационные технологии в образовании [Текст] / В.Ю. Теплышев, И.В. Трайнев. – М.: Дашков и Ко, 2012. – 320 с.
11. Чернобай, Е.В. Технология подготовки урока в современной информационной образовательной среде [Текст]. – М.: Просвещение, 2012. – 56
12. Чепмен, Н. Цифровые технологии мультимедиа [Текст]. - М.: Вильямс, 2011. – 624 с.