Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации — в помощь студенту

  • Видеоурок: Представление различных видов информации
  • Лекция: Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации. Единицы измерения количества информации
  • Кодирование и декодирование
  • Какая бы информация не поступала бы на компьютер или отправлялась бы с него, он кодируется двоичным кодом, то есть с помощью двух символов 0 и 1. Это видно из рисунка:

Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студенту

Чтобы этот процесс происходил верно, на любом персональном компьютере имеется устройство кодирования и декодирования.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Кодирование – это процесс, позволяющий преобразовать любой вид информации в код.

Декодирование – это процесс, позволяющий преобразовать код в исходную информацию.

Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студенту

Существует несколько способов кодирования информации на компьютере. Выбор необходимо способа зависит от рода информации, которую необходимо закодировать. Информация может быть в виде текста, картинки, видео, звука или другое.

Аналоговое и цифровое кодирование

Самыми распространенными являются аналоговое и цифровое кодирование. Все мы знаем, что человек имеет некие органы чувств, которые воспринимают ту или иную информацию различными способами. Например, чтобы воспринять и хранить информацию в виде изображения, человеку необходимо хранить её в качестве фото, картинок, пленок и других.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Зависимость интенсивности рассеянного света от частоты света - в помощь студенту

Оценим за полчаса!

Чтобы сохранить видео информацию, необходимо использовать кассеты; для сохранения текстовой информации пользуются книгами, бумагой, библиотеками, архивами; для хранения аудиоинформации нужны пластинки. Примеров сохранения информации существует огромное множество.

Но если говорить о компьютере, то на нем любая информация сохраняется в аналоговой или дискретной форме.

Если некая информация сохраняется аналоговым способом, для этого используется бесконечное множество значений, которые изменяются плавно. Что же касается дискретного способа – для хранения информации таким образом используется ограниченный массив, который может изменяться скачками.

Рассмотрим это на примере:Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студентуКодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студенту

  1. Понять, что такое аналоговый и дискретный способ можно и на примере изображения. 
  2. Если некое изображение рисовать красками, то оно является аналоговым, то есть постоянно изменяется цвет в зависимости от смешения красок. 
  3. Если же картина напечатана струйным принтером, то это дискретный способ задания информации, поскольку каждому отдельному пикселю изображения присвоен определенный цвет, причем переходы от пикселя к пикселю не обязательно плавные.
  4. Кодирование изображения

При хранении аудиоинформации на виниловой пластинке считается, что используется аналоговый способ задания информации, если же записать аудио на диск, то это будет дискретный способ. Чтобы перевести изображение или аудиозапись из аналоговой формы задания информации в дискретную, используют процесс дискретизации. При данном процессе непрерывная аналоговая информация разбивается на части, каждой из которых присваивается собственный код.

Производить над графической информацией можно любые процессы в том случае, если они записаны одним из двух способов – растровым или векторным. Каждый тип изображения имеет собственный код.

Растровым называется то изображение, которое разбито на отдельные точки, которые называются пикселями. 

Пиксель – это место на изображении, которому соответствует отдельный цвет.

Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студенту

Разбиение целого изображения на пиксели называется дискретизацией.

В зависимости от того, сколько цветов имеется на изображении, оно имеет определенный размер:

  • Например, если у вас черно-белое изображение, то пиксель может иметь либо черный цвет, либо белый цвет. Каждый пиксель имеет конечный размер, равный 1 биту.
  • Если изображение имеет 4 цвета, то каждый пиксель имеет размер в 2 бита.
  • Для 8-мицветной картинки размер пикселя – 3 бита.
  • Для 16-тицветной картинки размер пикселя – 4 бита.

Как можно заметить, прослеживается некая закономерность. Если цвета 2, то это двойка в первой степени, поэтому каждый пиксель имеет размер 1 бит. 4 = 22, то есть каждый пиксель имеет размер, равный 2 битам, 8 = 23 – 3 бита, 16 = 24 – 4 бита.

Можно подумать, что чем больше цветов содержит изображение, тем оно качественнее. Однако основным фактором, который определяет качество изображения, считается размер пикселя – чем он меньше, тем изображение качественнее.

Для кодирования информации в виде изображения используют два различных кода: RGB или CMYK.

Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студентуКодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студенту

Итак, мы знаем, что одним из популярных разрешений экрана считается 1280 на 1024. Эти цифры означают количество пикселей по вертикали и по горизонтали. В итоге получается, что на экране такого разрешения имеется 1310720 пикселей. Если каждый пиксель имеет размер 32 бита, то минимальное количество необходимой видеопамяти должно быть около 5 Мб.

Большим минусом растрового изображения считается то, что его нежелательно увеличивать, поскольку начинает наблюдаться разделение изображения на пиксели.

Если в предыдущем случае разделение изображения происходило на небольшие квадратики, то для векторного изображения возможно разделение на примитивы – точки, прямые, круги, эллипсы и т.д. 

Для того, чтобы закодировать видео таким образом необходимо использовать сложные математические формулы. Однако, большим достоинством таких изображений является то, что их размер достаточно небольшой.

Кодирование звука

Хотелось бы рассмотреть кодирование звуковой дорожки двоичным кодом. Кодировка звука появилась значительно позднее, чем другие виды информации. Прежде необходимо понимать, что такое звук – это волна, которая имеет определенную амплитуду и частоту. В зависимости от частоты изменяется звучание, а громкость зависит от амплитуды звука.

Мы можем заметить, что вокруг нас существует огромное количество звуков, которые имеют различную громкость, прерывность, частоту. Однако, всех их можно представить в виде суммарной синусоиды. Каждая синусоида в каждый момент времени имеет собственный код.

Чтобы получить более точный звук, звуковую дорожку необходимо разделить на максимальное количество частей с минимальной длительностью.

Предыдущий урок Следующий урок

Источник: https://cknow.ru/knowbase/782-113-diskretnoe-cifrovoe-predstavlenie-tekstovoy-graficheskoy-zvukovoy-informacii-i-videoinformacii-edinicy-izmereniya-kolichestva-informacii.html

Особенности кодирования звуковой и видеоинформации

Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студентуКодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студентуСодержание

Глава 1. Кодирование звуковой и видеоинформации

Глава 2. Что означает дружественный (по отношению к пользователю) интерфейс?

Список использованной литературы

Глава 1. Кодирование звуковой и видеоинформации

Человек выражает свои мысли в виде предложений, составленных из слов. Они являются алфавитным представлением информации. Основу любого языка составляет алфавит — конечный набор различных знаков (символов) любой природы, из которых складывается сообщение.

Для представления информации могут использоваться разные коды и, соответственно, надо знать определенные правила — законы записи этих кодов, т.е. уметь кодировать [4].

Код — набор условных обозначений для представления информации.

Кодирование — процесс представления информации в виде кода.

Всем известно, что для общения друг с другом мы используем код — русский язык. При разговоре этот код передается звуками, при письме — буквами. Водитель передает сигнал с помощью гудка или миганием фар.

Вы встречаетесь с кодированием информации при переходе дороги в виде сигналов светофора. Таким образом, кодирование сводиться к использованию совокупности символов по строго определенным правилам [4].

Нельзя не сказать о том, что одно из основных достоинств компьютера связано с тем, что это удивительно универсальная машина. Каждый, кто хоть когда-нибудь с ним сталкивался, знает, что занятие арифметическими подсчетами составляет совсем не главный метод использования компьютера.

Компьютеры прекрасно воспроизводят музыку и видеофильмы, с их помощью можно организовывать речевые и видеоконференции в Интернет, создавать и обрабатывать графические изображения, а возможность использования компьютера в сфере компьютерных игр на первый взгляд выглядит совершенно несовместимой с образом суперарифмометра, перемалывающего сотни миллионов цифр в секунду[1, с.37].

Итак, кодирование информации – это процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки [2, с.23].

Читайте также:  Графы, деревья - в помощь студенту

Интересен тот факт, что с начала 90-х годов персональные компьютеры получили возможность работать со звуковой информацией. Каждый компьютер, имеющий звуковую плату, микрофон и колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить звуковую информацию [3, с.99].

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон.

Программное обеспечение компьютера в настоящее время позволяет непрерывный звуковой сигнал преобразовывать в последовательность электрических импульсов, которые можно представить в двоичной форме, а именно по такой схеме [4]:

Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера:

Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти ЭВМ:

Описанный способ кодирования звуковой информации достаточно универсален, он позволяет представить любой звук и преобразовывать его самыми разными способами. Но бывают случаи, когда выгодней действовать по-иному.

Издавна используется довольно компактный способ представления музыки – нотная запись. В ней специальными символами указывается, какой высоты звук, на каком инструменте и как сыграть.

Фактически, ее можно считать алгоритмом для музыканта, записанным на особом формальном языке. В 1983 ведущие производители компьютеров и музыкальных синтезаторов разработали стандарт, определивший такую систему кодов.

Он получил название MIDI [4].

Конечно, такая система кодирования позволяет записать далеко не всякий звук, она годится только для инструментальной музыки. Но есть у нее и неоспоримые преимущества: чрезвычайно компактная запись, естественность для музыканта (практически любой MIDI-редактор позволяет работать с музыкой в виде обычных нот), легкость замены инструментов, изменения темпа и тональности мелодии.

Есть и другие, чисто компьютерные, форматы записи музыки.

Среди них – формат MP3, позволяющий с очень большим качеством и степенью сжатия кодировать музыку, при этом вместо 18–20 музыкальных композиций на стандартном компакт-диске (CDROM) помещается около 200. Одна песня занимает, примерно, 3,5 Mбайт, что позволяет пользователям сети Интернет легко обмениваться музыкальными композициями [5].

Особое внимание также уделяют кодированию видеоинформации. Чтобы хранить и обрабатывать видео на компьютере, необходимо закодировать его особым образом [1, с.43].

Изображение в видео состоит из отдельных кадров, которые меняются с определенной частотой. Кадр кодируется как обычное растровое изображение, то есть разбивается на множество пикселей. Закодировав отдельные кадры и собрав их вместе, мы сможем описать все видео.

Отметим то, что видеоданные характеризуются частотой кадров и экранным разрешением. Скорость воспроизведения видеосигнала составляет 30 или 25 кадров в секунду, в зависимости от телевизионного стандарта. Наиболее известными из таких стандартов являются: SECAM, принятый в России и Франции, PAL, используемый в Европе, и NTSC, распространенный в Северной Америке и Японии [4].

Разрешение для стандарта NTSC составляет 768 на 484 точек, а для PAL и SECAM – 768 на 576 точек. Но не все пиксели используются для хранения видеоинформации. Так, при стандартном разрешении 768 на 576 пикселей, на экране телевизора отображается всего 704 на 540 пикселей.

Поэтому для хранения видеоинформации в компьютере или цифровой видеокамере, размер кадра может отличаться от телевизионного. Например, в формате Digital Video или, как его еще называют DV, размер кадра составляет 720 на 576 пикселей. Такое же разрешение имеет кадр стандарта DVD Video.

Размер кадра формата Video-CD составляет 352 на 288 пикселей [5].

Если представить каждый кадр изображения как отдельный рисунок, то видеоизображение будет занимать очень большой объем, например, одна секунда записи в системе PAL будет занимать 25 Мбайт, а одна минута – уже 1,5 Гбайт. Поэтому на практике используются различные алгоритмы сжатия для уменьшения скорости и объема потока видеоинформации [3, с.109].

Если использовать сжатие без потерь, то самые эффективные алгоритмы позволяют уменьшить поток информации не более чем в два раза. Для более существенного снижения объемов видеоинформации используют сжатие с потерями.

Среди алгоритмов с потерями одним из наиболее известных является MotionJPEG или MJPEG. Приставка Motion говорит, что алгоритм JPEG используется для сжатия не одного, а нескольких кадров. При кодировании видео принято, что качеству VHS соответствует кодирование MJPEG с потоком около 2 Мбит/с, S-VHS – 4 Мбит/с.

Еще одним методом сжатия видеосигнала является MPEG. Поскольку видеосигнал транслируется в реальном времени, то нет возможности обработать все кадры одновременно. В алгоритме MPEG запоминается несколько кадров.

Основной принцип состоит в предположении того, что соседние кадры мало отличаются друг от друга.

Поэтому можно сохранить один кадр, который называют исходным, а затем сохраняются только изменения от исходного кадра, называемые предсказуемыми кадрами [3, с.113].

Считается, что за 10-15 кадров картинка изменится настолько, что необходим новый исходный кадр. В результате при использовании MPEG можно добиться уменьшения объема информации более чем в двести раз, хотя это и приводит к некоторой потере качества.

В настоящее время используются алгоритм сжатия MPEG-1, разработанный для хранения видео на компакт-дисках с качеством VHS, MPEG-2, используемый в цифровом, спутниковом телевидении и DVD, а также алгоритм MPEG-4, разработанный для передачи информации по компьютерным сетям и широко используемый в цифровых видеокамерах и для домашнего хранения видеофильмов [3, с.115].

Таким образом, кодирование звуковой и видеоинформации помогли человечеству встать на ступень выше в своем развитии, помогли ускорить обмен потока информации, а всем известно, особенно в наше информационное время: тот, кто владеет информацией, владеет миром.

Глава 2. Что означает дружественный (по отношению к пользователю) интерфейс?

кодирование звуковая видеоинформация интерфейс

Интерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем. Если интерфейс какого-либо объекта в нашем случае персонального компьютера не изменяется (стабилен, стандартизирован), это даёт возможность модифицировать сам объект, не перестраивая принципы его взаимодействия с другими объектами [3, с.58].

Именно поэтому большое количество специалистов, дизайнеров и программистов заняты решением этой задачи, которая заключается в том, чтобы найти универсальный дружественный интерфейс для пользователей.

Например, научившись работать с одной программой под Windows, пользователь с легкостью освоит и другие — потому, что они имеют одинаковый интерфейс.

В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном и аппаратном уровнях. В соответствии с этой классификацией можно сказать, что интерфейс пользователя — это совокупность средств, при помощи которых пользователь общается с различными устройствами. Среди пользовательского интерфейса выделяют [4]:

  • Интерфейс командной строки: инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк (команд);
  • Графический интерфейс пользователя: программные функции представляются графическими элементами экрана;
  • Диалоговый интерфейс;
  • Естественно-языковой интерфейс: пользователь «разговаривает» с программой на родном ему языке.

Но самое главное состоит в том, чтобы создать для пользователя удобный, так сказать дружественный интерфейс. То есть разработать его таким образом, чтобы любой человек, проведя немного времени с компьютером, мог с легкостью с ним работать без посторонней помощи.

Самая распространенная ошибка в создании интерфейса, например программы [3, с.60] — использование изображений с множеством мелких деталей, малоконтрастных цветовых гамм, мелкокегельного текста. Соответственно и проектировать его нужно так, чтобы без усилий получить необходимую информацию. Второй бедой являются цветовые гаммы.

Буйство красок обычно приводит к образованию непонятно-грязного цветового пятна при взгляде издали и просто рассеиванию внимания при более близком рассмотрении. Таким образом, мы можем сказать, что дружественный интерфейс для пользователя довольно таки сложная вещь, на которую специалисты должны обращать внимание.

Интерфейс главным образом должен быть хорошо продуман и удобен, должен быть легко доступен и понятен пользователю.

Список использованной литературы

1. Гуда А.Н., Бутакова М.А., Нечитайло Н.М. Информатика. Общий курс: учебник. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К»; Ростов н/Д: Наука-Пресс, 2007. – 400с.

2. Могилев А.В. информатика: учебное пособие для студентов вузов/ А.В. Могилев, Н.И. Пан, Е.К. Хеннер. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд. центр «Академия», 2004. – 848с.

3. Степанов А.Н. Информатика: учебник для вузов. – 4-е издание. – СПб.: Питер, 2006. – 684с.

4. www. yspu.yar.ru/projects/infomet/kodir

5. www. center.fio.ru/method/Resources

8

Источник: https://doc4web.ru/informatika/osobennosti-kodirovaniya-zvukovoy-i-videoinformacii.html

Кодирование текстовой, графической и звуковой информации

  • Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
  • «Мало-Каменская средняя общеобразовательная школа»
  • Большесолдатского района Курской области
  • Методическая разработка урока по информатике
  • «Кодирование текстовой, графической и звуковой информации»
  • для обучающихся 10 класса
  • Тип урока: комбинированный

Учитель информатики Распопова С.В.

  1. 2012г.
  2. Цель урока:
  3. Ознакомление обучающихся с  кодированием текстовой, графической и звуковой информации.
  4. Задачи урока:
  5. Образовательные:
  6. — сформировать понятие кодирование и декодирование информации, знание способов кодировки.
  7. Развивающие: сформировать умение кодировать и декодировать информацию, умение применять способы кодировки информации
  8. Воспитательные:продолжить формирование познавательного интереса к предмету, формирование мировоззрения.
  9. Тип урока: комбинированный
  10. Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор
  11. План урока:
  12. I. Орг этап
  13. II.Проверка домашнего задания
  14. III. Изучение нового материала
  1. Кодирование текстовой информации

  2. Кодирование графической информации

  3. Кодирование звука.

  • IV. Закрепление изученного материала
  • Решение задач на определение количества кодированной информации
  • V. Итог урока
  • VI. Рефлексия
  • VII. Домашнее задание
  • Ход урока:
  1. Орг этап

  2. Проверка домашнего задания

  1. Задание 5 11023 = 3810
  2. 1345 = 4410
  3. 618 =4910
  4. А16 =10.16 =16010
  5. Задание 6 10210 В916 = 18510
  6. 4235 = 11310
  1. Изучение нового материала

1. Кодирование текстовой информации

Текстовая информация представляет собой набор символов некоторого языка.

Язык – знаковая система представления информации. Множество символов языка образуют алфавит.

Языки бывают естественными и формальными. Естественные языки сложились в процессе общения людей, другими словами, естественные языки – это языки национальных культур.

Формальные языки возникли из необходимости введения специальных символов в различных областях науки. Например, язык музыки представляет собой ноты и нотный стан, язык математики – это цифры, арифметические действия, специальные знаки %, / и т.д.

, язык дорожных правил – это знаки, разметка, сигналы регулировщика и светофора и т.п.

Алфавит компьютерного языка состоит из 256 символов, причем под каждый символ отводится 8 ячеек памяти, другими словами, информационный вес каждого символа равен 8 бит=1 байт. Эти 256 символов включают заглавные и прописные буквы двух алфавитов, математические символы, специальные символы. Все символы упорядочены, каждому символу соответствует некоторое число от 0 до 255.

Таблица ASCII содержит коды первых 128 символов (0-127). (см.приложение)

Остальные позиции заняты символами кириллицы (русскими буквами) и символами псевдографики. Существует несколько таблиц кодировки кириллицы – КОИ 8, Windows 1251-1252 и др. Их отличие в том, что буквам сопоставляются различные коды.

2. Кодирование графической информации.

Растровое представление графической информации

2.1. Сообщение обучающегося по данной теме

2.2. При этом представлении изображение разбивается на мельчайшие элементы – пиксели.

  • Пиксель – минимальный участок изображения, которому можно независимым образом задать цвет.
  • Палитра – множество цветов, используемых в изображении (весь набор красок).
  • Все множество пикселей образуют растр.
  • Растр – это прямоугольная сетка пикселей на экране.

Стандартные размеры растра 800600, 1024768 и др. Это значит, что по горизонтали на экране монитора умещается 1024 (М) пикселя, а по вертикали 768 (N) пикселей. Тогда общее количество пикселей может быть посчитано как K=MN.

Разрешающей способностью изображения называется отношение числа пикселей на единичный участок изображения. Единица измерения разрешающей способности – dpi (пикселей на дюйм).

Использую известную формулу 2i=N, где N – мощность алфавита (число цветов в палитре), можно посчитать, сколько бит информации содержит каждый символ (в нашем случае пиксель). Общий объем изображения можно вычислить по формуле V=KI, где K=mn.

Пример 1. Палитра состоит из 65536 цветов (N). Изображение состоит из 6432 пикселя. Какой объем изображения в Кбайтах?

Решение: В палитре 65536 цветов. Значит, 2i=65536, откуда i=16 бит. Это значит, что каждый пиксель изображения «весит» 16 бит.

Если известно, что изображение имеет размер 64*32 пикселя, то можно узнать размер (объем) изображения:

V=Ki=643216=262524=26+5+4=215 бит = 215/213=215-13=22=4 Кбайт

Пример 2. Известно, что объем изображения, записанного в 256-цветной палитре (N), равен 0,5 Кб (V). Каким количеством бит кодируется каждый пиксель (i)? Из скольки пикселей состоит изображение? Какой объем будет у изображения размером 128*64 пикселя (K)?

Решение: Палитра состоит из 256 цветов (N). Значит, под каждый пиксель отводится 2i=256, т.е. i=8 бит.

Объем изображения равен 0,5 Кбайт = 0,5213 бит. V=KI , значит,

K=V/I=0.5213/8=0.5 213/23=2-1+13-3=29=512 пикселей. Изображение состоит из 512 пикселей.

Объем изображения размером 12864 пикселя равен V=Ki=mni=128648=272623=27+6+3=216 бит = 216-3-10 =23 Кбайт = 8Кбайт.

Читайте также:  Полномочия органов местного самоуправления - в помощь студенту

3. Кодирование звуковой информации

3.1. Сообщение обучающегося по данной теме

3.2. С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возмож­ность работать со звуковой информацией. Каждый компьютер, имеющий звуковую плату, микрофон и колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить звуковую информацию.

С помощью специальных про­граммных средств (редакторов аудиофайлов) открываются широкие возможности по созданию, редактированию и прослушиванию звуковых файлов.

Создаются программы распознавания речи и появляется возможность управления компьютером при помощи голоса.

Звуковой сигнал — это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компью­тер мог обрабатывать непрерывный звуковой сигнал, он должен быть дистретизирован, т.е. превращен в последовательность электрических им­пульсов (двоичных нулей и единиц).

При двоичном кодировании непрерывного звукового  сигнала он заменяется серией его отдельных выборок — отсчетов.

Современные звуковые карты могут обеспечить кодирование 65536 различных уровней сигнала или состояний. Для определения количества бит, необходимых для кодирования, решим показательное уравнение:

Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студенту

Таким образом, современные звуковые карты обеспечивают 16-битное кодирование звука. При каждой выборке значению амплитуды звукового сигнала присваивается 16-битный код.

Количество выборок в секунду может быть в диапазоне от 8000 до 48000, т.е. частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 Кгц. При частоте 8 Кгц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 Кгц — качеству звучания аудио-CD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стерео-режимы.

Можно оценить информационный объем моном аудио файла длительно­стью звучания 1 секунду при среднем качестве звука (16 бит, 24 Кгц). Для этого количество бит на одну выборку необходимо умножить на количе­ство выборок в 1 секунду:

16 бит 24000 = 384000 бит = 48000 байт или 47 Кбайт

  1. Закрепление изученного материала

1. Декодируйте следующие тексты, используя таблицу ASCII.

А) 192 235 227 238 240 232 242 236

Б) 193 235 238 234 45 241 245 229 236 224

2. Какой объем видеопамяти необходим для хранения четырех страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 480 точек, а используемых цветов – 32?

Решение:

  1. N= 2i, 32==2i I=5 бит – глубина цвета

  2. 640  480 5 4 =6144000 = 750 Кбайт

3. Какой объем видеопамяти необходим для хранения двух страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 на 480 точек, а глубина цвета равна 24?

  1. Решение: 60  480 24 2 =14745600 бит = 1800 кбайт
  2. 4. Определите объем памяти для хранения моноаудиофайла, время звучания которого составляет пять минут при частоте дискретизации 44 кГц и глубине кодирования 16 бит
  3. Решение: V=M I t =44000 16 5 = 430 Кбайт

5. Какой должна быть частота дискретизации и глубина кодирования для записи звуковой информации длительностью 2 минуты, если в распоряжении пользователя имеется память объемом 5,1 Мб?

Решение: MI =V/t MI = 5,1 1024 1024 8 /2/60 =356515 (гц бит)

— Как представлена текстовая информация в компьютере? Графическая информация? Звуковая информация?

Выставляются оценки за урок. Оцените свою работу на уроке. Выберете смайлик:

— те, кто считает, что хорошо понял тему и поработал на уроке.

п. 1.5. задания 3;1

5

Источник: https://videouroki.net/razrabotki/kodirovanie-tekstovoy-graficheskoy-i-zvukovoy-informatsii-1.html

Оцифровка видеоинформации

  • Мультимедийные технологии
  • Мультимедиа
  • Слово мультимедиа образовано из латинских: «мульти» — много и «медиа» — среда, носитель, средства сообщения — и его можно перевести как «многообразная среда
  • Мультимедиа-продукт

Объединяет в себе двухмерные и трехмерные изображения, звуковое сопровождение, музыку, анимацию, видео-, текстовую и числовую информацию и т.д.

  1. Сферы применения мультимедиа:
  2. · информационная и рекламная деятельности;
  3. · шоу-бизнес;
  4. · создание персональных фоно- и видеотек;
  5. · компьютерные тренажеры;
  6. · компьютерные игры;
  7. · обучающие программы;
  8. · энциклопедии.
  9. Виртуальная реальность
  10. Создание с помощью компьютера и специальных устройств (шлемов, очков, перчаток и даже костюмов) виртуального (кажущегося) мира, в который «помещается» человек и живет в этом мире по его законам.
  11. Аудио- и видеоинформация и ее особенности
  12. Особенностью, отличающей мультимедиа-технологии от других компьютерных технологий, является обработка аудио- и видеоинформации в реальном режиме времени.

В узком смысле под мультимедиа в компьютерных технологиях понимают именно работу с потоковой аудио- и видеоинформацией, т.е. такой формой получения, обработки и передачи информации, когда она поступает непрерывно, и мы не можем охватить ее целиком.

  • Компьютерные мультимедиа-технологии — это средства создания и воспроизведения цифровых аудио- и видеозаписей.
  • Оцифровка звуковой информации
  • Для преобразования аналогового звукового сигнала в цифровую форму с определенной частотой (частотой дискретизации) производятся измерения (отсчеты) амплитуды звукового сигнала.
  • Затем непрерывные значения амплитуды тоже переводятся в дискретную форму путем разбивки интервала возможных значений амплитуды на конечное число промежутков и заменой текущего значения амплитуды на ближайшее граничное значение какого-либо интервала.
  • Количество битов, необходимых для представления получаемых таким образом дискретных значений, называется разрядностью отсчета

Для качественного преобразования частота дескретизации должна быть минимум в 2 раза выше чистоты сигнала..

  1. Устройство, переводящее аналоговый звуковой сигнал в цифровую форму, называется аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), а обратно — цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП).
  2. Сочетание частоты дискретизации, разрядности отсчета и количества используемых каналов называют форматом цифрового звука.
  3. Произведение этих величин и даст величину цифрового потока, необходимую для представления этого формата
  4. Причины сжатия цифровых данных

Если мы запишем на диск «сырой» (несжатый) звук, то нетрудно подсчитать, что минута записи займет около 10 Мбайт, т.е. расходы дисковой памяти на запись звуковых фрагментов будут весьма велики.

  • Искажения сжатия звука дает выигрыш в объеме.
  • Вторая причина связана с передачей звуковых данных: если канал связи обеспечивает, например, 33,6 Кбит/с (-3,28 Кбайт/с), то 170 Кбайт/с передать по нему невозможно, и звук просто обязан быть сжат.
  • Прохождение звука по компьютерным цепям и его оцифровка вносят в него искажения, и может оказаться так, что искажения за счет сжатия звука окажутся меньше остальных, а выигрыш в объеме данных окажется значительным.
  • Все соответствующие алгоритмы основаны на свойствах восприятия звуковых сигналов слуховым аппаратом человека, называемых «психоакустической моделью».
  • «Психоакустическая модель»
  • Из звукового сигнала удаляется информация, малозаметная для слуха, в результате чего слуховое восприятие звука практически не меняется.
  1. Такое кодирование относится к методам сжатия с потерями, когда из сжатого сигнала уже невозможно точно восстановить исходную волновую форму, однако степень сжатия гораздо выше.
  2. Сжатие звукового сигнала и его обратная распаковка осуществляются специальными программными модулями, называемыми кодеками (кодерами-декодерами).
  3. Для описания степени сжатия звукового сигнала используется битрейт — скорость битового потока, с которой сжатая информация должна поступать в декодер при восстановлении звукового сигнала.
  4. Битрейт
  5. Измеряется в килобитах в секунду (Кбит/ с) и если, например, он равен 128 Кбит/с, то это означает, что одна секунда звука будет занимать 128 Кбит, или 16 Кбайт.
  6. Чем выше битрейт, тем выше качество звука, получаемого при обратной распаковке и, соответственно, больше размер сжатого звука.

Широко распространенный формат сжатия mрЗ позволяет кодировать звук с битрейтом от 8 до 320 Кбит/с. Наиболее часто в mрЗ используется битрейт 128 Кбит/с, на котором достигается сжатие в 10-12 раз.

  • Потоковое вещание
  • Звуковые файлы потокового формата хранятся на сервере и содержащаяся в них информация по специальному протоколу передается в виде сжатого звукового потока на компьютер клиента, где и воспроизводятся соответствующей программой-плеером.
  • Характерной особенностью потокового вещания является высокая степень сжатия, которая должна обеспечить прохождение сжатого звука через низкоскоростные каналы связи.
  • Наиболее распространенным среди потоковых систем является формат Real Audio.
  • Оцифровка видеоинформации
  • В отличие от оцифровки звука, отсчеты делаются редко (25 раз в секунду), но результатом отсчета является целый кадр.

Существует большое количество алгоритмов сжатия (МРЕG 1, МРЕG 2, МРЕG 4 и др.), служащих различным целям и имеющим совершенно различные характеристики, но все они в той или иной степени нацелены на наиболее эффективное сжатие данных с минимальными потерями качества.

  1. Стандарты МРЕG
  2. Слово МРЕG является сокращением от Moving Picture Expert Group — названия экспертной группы ISО (международной организации по стандартизации) по кодированию и сжатию видео- и аудиоинформации.
  3. МРЕG 1
  4. Предназначен для записи синхронизированных видеоизображений (обычно в формате 81Р 352×288) и звукового сопровождения на СD-RОМ (VideoCD) со скоростью считывания до 1,5 Мбит/с.
  5. МРЕG 2
  6. Поддерживает более высокие разрешения, поскольку поток данных в этом стандарте намного больше (до 40 Мбит/с), чем в МРЕG 1, позволяя записывать полноэкранные фильмы студийного качества.
  7. МРЕG 4
  8. Первоначально создавался для использования в мультимедийных приложениях, использующих узкие каналы связи, например видеоконференции, проводимые через Интернет, и не предназначался для хранения видео.
  9. Неожиданное применение алгоритм сжатия МРЕG 4 получил в качестве средства преобразования DVD-фильмов (формата МРЕG 2) с целью их записи на обычные СD-RОМ гораздо меньшей, чем DVD, емкости.
  10. МРЕG 7
  11. Является еще одним представителем семейства МРЕG и предназначен для детального описания разнородного мультимедийного материала.

Источник: https://megaobuchalka.ru/10/30411.html

Кодирование звуковой информации

Так как компьютер работает с числами, звуки и музыка должны быть представлены в числовом виде, или, как принято говорить, закодированы. Произвольная аудиоинформация при кодировании занимает много места, поэтому часто используют сжатые аудиоформаты. Музыка занимает меньше места, так как хорошо формализуется — ее можно записать с помощью нот.

Звук представляет собой волну, распространяющуюся в атмосфере, и воспринимаемую человеком с помощью органов слуха. Громкость звука — это его кажущаяся сила. Измеряется громкость в децибелах (дБ). Громкость обычного разговора около 50 дБ, шум на улице часто превышает 70 дБ, а громкость взлетающего самолета составляет 120 дБ. Порог чувствительности человеческого уха около 20 дБ.

Характеризуется звуковая волна изменением во времени частоты и амплитуды сигнала. Графически звуковая волна описывается кривой, задающей зависимость амплитуды от времени. Частота основных колебаний определяет высоту звука. Но звуки одной частоты могут иметь разный тембр.

Чтобы закодировать звук, необходимо измерять амплитуду сигнала через определенные промежутки времени. На каждом временном отрезке определяется средняя амплитуда сигнала. Графически такое преобразование описывается множеством столбиков.

При восстановлении исходной кривой ее вид будет искажен. Искажения тем больше, чем больше ширина столбиков, то есть чем реже мы определяем текущую амплитуду. Чем промежутки времени меньше, тем выше будет качество закодированного звука. Частота, с которой определяется амплитуда сигнала, называется частотой дискретизации.

Амплитуда сигнала, определенная в каждый момент времени, также должна быть представлена в числовом виде. В простейшем случае можно использовать один бит — есть звук или его нет. Но на практике такое кодирование не имеет смысла.

Минимально для кодирования амплитуды отводятся восемь бит — один байт, что позволяет описать двести пятьдесят шесть уровней громкости. Качество звука при этом получается не слишком высокое.

Если и частота дискретизации невелика, то при воспроизведении будут присутствовать сильные искажения. Значительно лучшее качество получается при использовании двух байт, что позволяет задать более шестидесяти пяти тысяч разных значений амплитуды.

В большинстве случаев двух байт достаточно для получения высококачественной записи звука, хотя иногда применяют 24 бита — три байта для кодирования амплитуды сигнала.

Для кодирования звуков следует использовать частоту вдвое большую, чем частота кодируемого звука.

Так как человек воспринимает звуки в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц, то для качественного кодирования необходимо использовать частоту вдвое большую, чем 20000, то есть 40000 Гц.

Принято иметь некоторый запас, поэтому для качественного кодирования звука используется частота дискретизации 44100 Гц и 48000 Гц.

Современные компьютеры часто используются при создании и воспроизведении музыки. Для воспроизведения музыки компьютер синтезирует разнообразные звуки, которые издают музыкальные инструменты.

В компьютерной музыке используется аббревиатура MIDI, которая расшифровывается как Musical Instrument Digital Interface (Цифровой интерфейс музыкальных инструментов).

Значительно лучшее качество звучания дают волновые таблицы (Wave Table). При этом используется метод кодирования амплитуды звукового сигнала через короткие промежутки времени.

Например, если требуется воспроизвести удар по тарелке, звуковая плата проигрывает небольшой фрагмент, записанный в определенном месте таблицы. Фрагменты называют сэмплами (samples).

Такое кодирование обеспечивает предельную реалистичность звучания классических инструментов и простоту получения звука. Однако волновые таблицы могут занимать много места в памяти.

В последнее время стало модным караоке, и в компьютере стали кодировать музыку вместе с текстом. Фактически караоке является вариантом MIDI. Музыка закодирована обычным способом, но дополнительно добавлен текст, заменивший описание одного из инструментов.

кодирование звуковой видео информация

Источник: https://studwood.ru/1724239/informatika/kodirovanie_zvukovoy_informatsii

Ссылка на основную публикацию