Информатика и вычислительная техника. Шилов О.И. - 25 стр.

                               Аппаратное обеспечение ПК                               25
4.7.3 Изображение
    Любое изображение в компьютере представляется в виде прямоугольной матрицы точек
одинакового размера, но разного цвета. Под цветом точки понимается также её оттенок и яр-
кость. Такие точки называются пикселами (pixel – от англ. picture element). Количество цве-
тов может быть велико, но не бесконечно. Черно-белые изображения используют точки двух
цветов, полутоновые – несколько десятков уровней серого цвета. Экспериментально обна-
ружено, что человеческий глаз в состоянии отличить не более нескольких миллионов оттен-
ков. Таким образом, для хранения высококачественных цветных фотографий достаточно 3
байт, по одному байту на каждый из трёх основных цветов, так как 224=16 777 216. Каждому
цвету ставится в соответствие определённый номер – код цвета. Например, чёрный цвет ко-
дируется числом 0, белый 16 777 215, красный - 16711680.
    Информация о каждой точке хранится в памяти в виде целого числа – номера цвета. По-
следовательность точек образует полное изображение. Размер изображения (то есть объём
памяти, требуемой для его хранения) зависит от разрешения (количества точек по горизонта-
ли и вертикали) и глубины цвета (количества бит на точку). Чёрно-белые рисунки могут
иметь глубину цвета 1 бит на точку, цветные – от 8 бит (1 байт) на точку – что соответствует
256 цветам, до, как было отмечено, 24 бит (3 байт) на точку для цветных фотографий. На-
пример, определим объём изображения разрешением 800x600 точек при глубине цвета 16
бит на точку: Q = 800 ⋅ 600 ⋅ 2 = 960000 байт = 937,5 кбайт. Именно такой размер будет иметь
файл с изображением в несжатом формате, например, BMP (на самом деле несколько боль-
ше, так как файле хранится дополнительная информация о его формате).
    Для уменьшения размера графического файла используются методы сжатия графической
информации, как без потерь (например, в формате GIF), так и с потерями (в формате JPEG),
позволяющие уменьшить объём необходимой памяти до нескольких сотен раз. Однако, чем
выше степень сжатия, тем хуже качество изображения. Оба эти формата, наряду с аналогич-
ными, широко применятся для размещения графических изображений в Интернет.

4.7.4 Звук
    Звук, как известно, представляет собой механическую волну – колебания давления и
плотности среды, например, воздуха. С помощью микрофона звук преобразуется в электри-
ческие колебания, по форме повторяющие исходную волну. Этот аналоговый сигнал можно
превратить в последовательность чисел, если периодически (несколько тысяч раз в секунду)
измерять напряжение электрического сигнала и записывать в память измеренные значения.
Такой процесс называется оцифровкой звука.
    Размер и качество звукозаписи зависит от частоты измерения (частоты дискретизации),
от количества бит, приходящихся на каждый отсчёт (разрядность преобразования), от числа
каналов звучания (моно, стерео или многоканальный звук) и продолжительности записи. Чем
больше эти параметры, тем выше качество звука, но тем больше размер получающегося фай-
ла. На компакт-дисках, например, хранится звук, оцифрованный с частотой 44100 Гц и раз-
рядностью 16 бит. При этом 74 минуты высококачественного стереофонического звука за-
нимают (вместе со служебной информацией) 650 Мбайт.
    Для уменьшения размера звуковых файлов используются методы сжатия с потерями (в
форматах MP3, WMA, OGG и др.), основанные на математических моделях восприятия звука
человеком, позволяющие уменьшить объём требуемой памяти в десятки раз. При этом каче-
ство звука ухудшается незначительно. На CD в таком случае можно записать десятки часов
звука. Кроме уменьшения размера файла, очевидно, также сокращается время, необходимое
для его передачи по каналу связи, например, через Интернет.
    Скорость передачи данных сжатого звукового файла, необходимая для его воспроизве-
дения в реальном времени, называется битрейтом (bitrate). Типичный битрейт для MP3-
музыки составляет 192 кбит/c. Для лучшего сжатия звуковых файлов иногда используют ко-
дирование с переменным битрейтом.


© 1999-2005 О. И. Шилов