ВУЗ:
вых строк" стандарта JPEG использует эту особенность, кодируя компонент яркости каждого пикселя, но усредняя значение
цветовых компонентов для блоков, состоящих из четырех пикселей, и записывая цветовые компоненты только для этих бло-
ков. В результате окончательное представление изображения сохраняет внезапные перепады яркости, однако оставляет раз-
мытыми резкие изменения цвета. Преимущество этой схемы состоит в том, что каждый блок из четырех пикселей представ-
лен только шестью значениями (четыре показателя яркости и два – цвета), а не двенадцатью, которые необходимы при ис-
пользовании схемы из трех показателей на каждый пиксель.
Дополнительной экономии места можно достичь с помощью записи информации, определяющей изменения компонен-
тов яркости и цвета, а не их абсолютных значений. В этом случае, как и в режиме "без потерь" формата JPEG, отправной
точкой является тот факт, что при сканировании изображения уровень различий между соседними пикселями может быть
закодирован с использованием меньшего количества битов, чем при записи самих характеристик отдельных пикселей. (В
действительности эти изменения кодируются с помощью математического метода, называемого дискретным косинусным
преобразованием и применяемого к блокам размером 8 × 8 пикселей.) Полученная в результате битовая комбинация допол-
нительно сжимается с использованием кодов переменной длины. В результате применение режима "базовых строк" формата
JPEG позволяет получать цветные изображения приемлемого качества, размер которых находится в соотношении 1 : 20 с
размером растровых файлов, в которых для представления каждого пикселя используется трехбайтовая схема, используемая
в большинстве существующих сканеров.
То, что режим "базовых строк" формата JPEG позволяет существенно сократить размеры файлов за счет незначительно-
го и практически незаметного снижения качества изображения, сделало этот формат очень популярным среди пользовате-
лей. Однако в некоторых случаях использование других методов дает лучшие результаты. Например, формат GIF позволяет
лучше представлять изображения, состоящие из блоков одного цвета с четкими границами (как, например, в цветной муль-
типликации).
В заключение следует отметить, что сейчас в области сжатия данных проводятся интенсивные и обширные исследова-
ния. Мы обсудили лишь два из множества существующих методов сжатия изображений. А ведь, помимо них, имеются еще
многочисленные методы сжатия звука и видеоизображений. Например, метод, подобный режиму "базовых строк" формата
JPEG, был разработан входящей в состав ISO ассоциацией Motion Picture Experts Group (MPEG) и принят в качестве стандар-
та кодирования (или сжатия) движущихся изображений. Суть этого стандарта состоит в записи начальной картинки после-
довательности изображений с помощью метода, подобного режиму "базовых строк" формата JPEG, после чего для кодиро-
вания оставшейся части изображений в их последовательности применяются методы относительного кодирования.
Как уже отмечалось в разделе 1.5, одна секунда музыкального звучания, оцифрованная с частотой дискретизации 44 100
отсчетов в секунду, требует более одного миллиона битов в памяти. Подобные затраты памяти приемлемы для записи музы-
ки на компакт-дисках, однако в сочетании с видеозаписью (для получения движущихся озвученных изображений) эти требо-
вания превышают возможности современной технологии. Поэтому ассоциация Motion Picture Experts Group разработала ме-
тоды сжатия звука, позволяющие существенно снизить требования к использованию памяти. Одним из таких форматов явля-
ется МР3 (MPEG-1, Audio Layer-3), позволяющий сжимать аудиоинформацию в соотношении 12 : 1. При использовании это-
го формата музыкальные записи сжимаются до таких размеров, которые позволяют эффективно пересылать их по Internet.
Вопросы для самопроверки
1. Ниже представлен текст сообщения, сжатый с использованием метода LZ77. Как будет выглядеть распакованное со-
общение?
101101011 (7, 5, 0) (12, 10, 1) (18, 13, 0)
2. Несмотря на то что мы не очень подробно рассматривали алгоритм кодирования данных по методу LZ77, все же по-
пытайтесь выполнить сжатие следующего сообщения:
ββαβββααβαβααβαβααβαβααα
3. Выше утверждалось, что формат GIF позволяет лучше представлять цветные мультипликационные изображения,
чем формат JPEG. Объясните, почему это действительно так.
4. Какое наибольшее количество байтов потребуется для представления изображения размером 1024 × 1024 пикселей,
если использовать формат GIF? Что можно сказать относительно использования режима "базовых строк" формата JPEG?
5. Какие особенности человеческого глаза используются в режиме "базовых строк" формата JPEG?
1.7. ОШИБКИ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ИНФОРМАЦИИ*
Когда информация постоянно передается между различными частями компьютера, пересылается от Земли к Луне и об-
ратно либо просто сохраняется в устройстве памяти, вероятнее всего, полученная, в конце концов, битовая комбинация бу-
дет отличаться от исходной. Частички грязи или жира на магнитной записывающей поверхности, случайная ошибка в работе
электронной схемы – все это может вызвать ошибки при записи или чтении данных. Более того, при использовании некото-
рых технологий хранения данных фоновое радиационное излучение может изменять битовые комбинации, записанные в
основной памяти машины.
Для решения этих проблем было разработано множество технологий кодирования данных, позволяющих обнаруживать
и даже исправлять подобные ошибки. В настоящее время эти технологии широко используются при создании внутренних
компонентов компьютеров, поэтому они остаются незаметными для пользователей, работающих с машиной. Однако они
чрезвычайно важны, и это лишний раз подчеркивает значение результатов выполненных научных исследований. В сущно-
сти, большую часть работы по созданию подобных технологий выполнили математики-теоретики. Ниже мы рассмотрим не-
которые из тех методов, которые обеспечивают надежность функционирования современных вычислительных машин.
Биты четности.
Существует достаточно простой способ определения ошибок, построенный на том принципе, что если
каждая обрабатываемая битовая комбинация будет состоять из нечетного количества единиц, то обнаружение комбинации с
четным количеством единиц будет свидетельствовать о возникновении ошибки. Чтобы использовать этот принцип, необхо-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- …
- следующая ›
- последняя »
