Добавлен: 04.04.2023
Просмотров: 97
Скачиваний: 2
Наиболее широко используемые цветовые модели – это RGB (Red, Green, Blue - красный, зеленый, синий, соответствующие максимумам частотной характеристики светочувствительных пигментов человеческого глаза), CMY (Cyan, Magenta, Yellow - голубой, пурпурный, желтый, дополнительные к RGB) и CMYG - те же цвета, но с добавлением градаций серого. Цветовая модель RGB используется в цветных кинескопах и видеоадаптерах, CMYG - в цветной полиграфии.
В различных графических форматах используется разный способ хранения пикселов. Два основных подхода - хранить числа, соответствующие пикселам, одно за другим, или разбивать изображение на битовые плоскости - сначала хранятся младшие биты всех пикселов, потом - вторые и так далее. Обычно растровое изображение снабжается заголовком, в котором указано его разрешение, глубина пиксела и, нередко, используемая цветовая модель.
4.3. Представление звуковой информации.
Способы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику гораздо позже. В то время звукозаписи не имели проверенную временем историю кодирования, в отличие от текстовых, числовых и графических данных. Поэтому сейчас способы кодировки звуковой информации двоичным кодом не близки к стандартам. Некоторые компании создали свои корпоративные стандарты, среди которых можно выделить два главных направления.
Один из них - метод FM (Frequency Modulation), который основан на теории о том, что абсолютно любой сложный звук можно разделить на последовательность самых простых сигналов разной частоты, каждый из которых будет представлять собой правильную синусоиду, и, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом.
В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, и называются аналоговыми. Для их разложения в гармонические ряды и представления в виде дискретных цифровых сигналов изобрели специальные устройства - аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях возможны потери звуковой информации, которые связаны с выбором метода кодирования, поэтому качество звукозаписи не всегда получается вполне удовлетворительным и похожим по качеству звучания на простейшие электромузыкальные инструменты с оттенком, характерным для электронной музыки. К тому же такой метод копирования подразумевает довольно компактный код, поэтому он хорошо применялся ещё в то время, когда ресурсы средств вычислительной техники были ограниченными.
Второй метод – это метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза, который больше соответствует нынешнему состоянию развития техники. В данном методе заранее подготавливают таблицы, которые хранят звуковые образцы различных музыкальных инструментов – сэмплы. Числовые коды определяют тип инструмента, его модель, высоту и частоту тона, длительность и интенсивность звука, динамику его изменения, и даже некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры характерных особенностей звучания. Качество звука получается очень высоким и приближенным к реальному качеству звучания музыкальных инструментов, так как в качестве образцов записываются реальные звуки.
Развитие программного обеспечения совместно с развитием материальной базы современных компьютеров сейчас дает нам возможность записывать и прослушивать на компьютере музыку и человеческую речь. Существуют два вида звукозаписи:
- цифровая запись, при которой реальные звуковые волны преобразуются в цифровую информацию с помощью измерения звука тысячи раз в секунду;
- MIDI-запись, запись не является реальным звуком, а представляет собой запись определенных команд-указаний (какие клавиши надо нажимать, например, на фортепиано), таким образом, являясь электронным эквивалентом записи игры на пианино.
Для того чтобы воспользоваться способом цифровой записи, компьютер должен быть оснащен звуковой картой.
Реальные звуковые волны обладают весьма сложной формой, и для того, чтобы добиться высокого качества цифрового представления, необходима высокая частота квантования.
Звуковая карта обеспечивает преобразование звука в цифровую информацию, измеряя уровень сигнала несколько тысяч раз за секунду. В это время аналоговый сигнал измеряется в тысячах точек, и получившиеся значения записываются в виде 0 и 1 в память компьютера. Во время проигрывания звука на звуковой карте специальное устройство преобразует цифры в аналог звуковой волны. Чтобы хранить звук в виде цифровой записи необходимо достаточное количество памяти компьютера. Качество звучания зависит от числа разрядов, которые используются для создания цифрового звука.
MIDI-запись была создана в 80-х годах (MIDI - Musical Instrument Digital Interfase - интерфейс цифровых музыкальных инструментов). Здесь информация состоит их команд – инструкций к синтезатору, а не звуковых волн. Хранение музыкальной информации в МIDI-командах значительно удобнее по сравнению с цифровой записью. Но чтобы записать MIDI-команды, необходимо специальное устройство, которое имитирует клавишный синтезатор, и которое распознает МIDI-команды, и, получив их, способно к генерации соответствующих звуков.
Подводя итоги и рассмотрев основы хранения в компьютере информации, мы можем сделать вывод о том, что все виды информации так или иначе преобразуются в числовую форму и кодируются набором нулей и единиц. С помощью этого универсального представления данных, если из памяти достать содержимое какой-либо ячейки, то нереально понять, какая именно информация там закодирована: текст, картинка или число.
Сегодня мы часто пользуемся компьютером для работы с видеоинформацией. Самой простой работой считается просмотр кино и видеофильмов, а также множество видеоигр, которые занимают значимое место в жизни современной молодежи. Более сложным видом работы с видеоинформацией можно назвать её создание и изменение с помощью ПК.
Что же представляет собой видеоролик с точки зрения информатики? Видео – это сочетание графической и звуковой информации, при котором используется технология частой смены статических картинок, таким образом передавая на экран эффект движения. Также исследования показывают, что если за одну секунду сменяется от 10-15 кадров, то глаза человека воспринимают смену картинок как непрерывную.
Когда еще не было компьютеров, кадр на кинопленке содержал в основном видеоизображение, а справа сбоку были четко видны колебания на звуковой дорожке. На двух краях кинопленки была специальная система отверстий, перфорация, которая служила для механического протягивания киноленты в аппарате при помощи особого механизма.
Кажется, что сохранить видеоизображение – это не сложный процесс, когда нет проблем с кодированием статической графики и звука. Но это только с первого взгляда, так как пример, который мы разобрали выше, показывает, что при использовании старинных методов хранения информации электронная версия фильма в итоге будет слишком большого размера. Усовершенствовать этот процесс можно путем запоминания первого кадра целиком (такой кадр называется ключевым), и далее сохранять лишь отличия от ключевого кадра (это уже разностные кадры).
На самом деле в фильме может быть множество ситуаций, которые связаны со сменой действий, когда первый кадр новой сцены значительно отличается от предыдущего, что его будет проще сделать ключевым, чем разностным. Постоянное расположение таких кадров в видео-потоке позволяет зрителю смотреть фильм с любого места. Кроме этого, указанная мера профилактики эффективна в случае, если понадобится восстановление изображения при разных сбоях или при потере темпа и пропуске какого-либо кадра на компьютерах с малой производительностью.
Хочется также отметить, что в новых методах сохранения видеоизображений применяются и другие виды кадров.
Существует большое количество разных форматов представления данных видео. В операционной системе Windows, например, уже больше 10 лет используется формат Video for Windows, который основан на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave – чередование аудио и видео). Суть AVI-файлов заключена в том, что она хранит структуры произвольных мультимедийных данных. Файл – это единый блок, при этом в него могут быть помещены новые блоки. Отметим, что идентификатор блока несет в себе тип информации, которая хранится в блоке.
Внутри своеобразного контейнера информации (блока), который описан выше, могут храниться совершенно случайные данные, в том числе блоки, в которых применены разные методы сжатия. Как видим, все AVI-файлы только снаружи выглядят одинаковыми, а внутри могут отличаться весьма значительно.
Quick Time – это более универсальный мультимедийный формат, который первоначально возник на компьютерах компании Apple. Если сравнить его с AVI, то он позволяет хранить фрагменты данных независимо, не имея общей временной синхронизации. В итоге в одном файле могут храниться и песня, и текст с ее словами, и даже ноты. Одной из главных особенностей Quick Time является возможность формирования изображения на новой дорожке путем помещения ссылок на кадры, уже имеющихся на других дорожках. При получении таким методом дорожка оказывается существенно меньше, чем, если бы на нее скопировали необходимые новые кадры. Благодаря данной возможности файл такого типа может содержать не только полную версию фильма высокого качества, но и упрощенную особым образом копию для компьютеров со слабой производительностью, а также ролик с рекламой, который представлял бы собой отрывок из полной версии. И все это совершенно не требует увеличения объема памяти по сравнению с полной копией.
В последнее время широкое распространение получают программы для сжатия видеоизображений, которые допускают некоторые искажения с целью увеличения степени сжатия.
MPEG (Motion Picture Expert Group) – наиболее известный стандарт подобного класса, разработанный Комитетом международной организации ISO/IEC (International Standards Organization/International Electrotechnical Commission) по стандартам высококачественного сжатия движущихся изображений, который был основан в 1988 году, и к тому же сейчас он постоянно развивается. Их методы сложны для понимания и основаны на достаточно сложной математике. Расскажем лишь об общих принципах, за счет которых сжимается видеоизображение. Сначала, сигнал, который обрабатывается из RGB-представления с равноправными компонентами, преобразуется в яркость и две координаты цветности. Эксперименты показывают, что цветовые компоненты не очень важны для восприятия, и их можно сократить вдвое. Кроме этого, здесь происходят специальные математические преобразования (дискретно-косинусное преобразование), которые делают изображение несколько грубым в мелких деталях. И снова из экспериментов следует, что если воспринимать изображение субъективно, то на нем эти преобразования практически не сказывается. После этого особыми методами устраняется значительный объем информации, который связан со слабыми отличиями между соседними кадрами. Данные, которые получаются в результате всех описанных действий, дополнительно сжимаются общепринятыми способами, похожими на то, как это осуществляется при файловой архивации.
В последние годы наибольшее распространение получила технология, которая называется DivX (Digital Video Express). Благодаря ей удалось достичь степени сжатия, которая позволила вместить запись полнометражного фильма в хорошем качестве на один компакт-диск, сжать 4,7 Гб DVD-фильма до 650 Мб.
Одни из наиболее популярных программ, предназначенных для воспроизведения видеофайлов, позволяют использовать кодеки – замещаемые подсистемы сжатия и восстановления видеоданных.
При таком подходе адаптация новых технологий проходит без каких-либо трудностей, как только те вошли в общий доступ. Замещаемые кодеки полезны как для обычных пользователей, так и для разработчиков программного обеспечения. Тем не менее, широкое разнообразие кодеков доставляет некоторые сложности для производителей видеопродукции. Нередко, чтобы выйти из создавшегося положения, нужные кодеки передают на компакт-диск с фильмами или даже поставляют видеоматериал в нескольких вариантах, таким образом, предоставляя возможность для выбора подходящий. Сейчас также широко на видеоплеерах распространяется автоматическое распознавание информации об отсутствующем кодеке, после обнаружении которого, программа сама загружает его из сети Интернет.
Заключение
Информация существует как отдельный основной всесторонний и неотделимый элемент материи. Любой материальный объект или процесс содержит информацию в виде различных состояний и передается от объекта к объекту в процессе их взаимодействия. У информации существует несколько определений, и все они рано или поздно нуждаются в изменениях, так как информационный поток постоянно пополняется новыми сведениями, научными открытиями, и его необходимо фиксировать для дальнейшего анализа изменений.
В общем и целом уровень развития отношений в обществе в большинстве случаев зависит от его информационной инфраструктуры. Развивается общественно-информационный прогресс, информация становится прямой производительной силой, и оказывает большую роль на качественные количественные показатели производства.
Роль информатизации социально-экономических отношений растет, и рост ее связан с большой потребностью в знаниях самого разнообразного характера. Количество информации увеличивается в случае изменения потребностей в обществе, которые приводят в итоге к бесконечному накоплению производственного потенциала и усовершенствования рабочих отношений.