2.3. Кодирование графических данных

Если рассмотреть с помощью увеличительного стекла черно-белое графическое изображение, то можно увидеть узор из мельчайших точек, называемый растром.

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.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основных цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, В). Считается, что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех основных цветов. Такая система кодирования называется системой RGB.

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. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (True Color).

Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных, т.е. 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) (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 (CMYK). Такой режим тоже называется полноцветным (True Color) (табл. 2).

Таблица 2

Режимы кодирования цвета

Глубина цвета	Число отображаемых цветов (N)
4	24 = 16
8	28 = 256
16 (High Color)	216 = 65 536
24 (True Color)	224 = 16 777 216
32 (True Color)	232 = 4 294 967 296

2.4. Кодирование звуковой информации

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся 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 звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.

Качество передаваемой информации при этом будет зависеть:

– от разрядности преобразования, т.е. числа двоичных разрядов, которые будут использованы при кодировании соответствующего уровня;

– частоты дискретизации – частоты, с которой аналоговый сигнал будет преобразован в цифровую форму с помощью одной из систем счисления.

Дискретизация – процесс разбиения сигнала на отдельные составляющие, взятые в определенные тактовые моменты времени через четко определенные тактовые интервалы времени [14].

Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний. Следовательно, чем большее число уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем большее количество информации будет нести значение каждого уровня и тем более качественным будет звучание. Звуковые карты обеспечивают, например, 16-битную глубину кодирования звука, обеспечивая 2¹⁶ = 65 536 уровней сигнала.

Качество кодирования зависит еще и от числа точек измерения уровня сигнала за 1 с, т.е. частоты дискретизации (это значение изменяется от 8 000 до 48 000 кГц).

Можно оценить информационный объем стереоаудиофайла длительностью звучания 1 с при высоком качестве звука (16 бит, 48 кГц). Для этого число бит на одну выборку необходимо умножить на число выборок в 1 с и умножить на 2 (стереорежим):

16 бит  48 000  2 = 1 536 000 бит = 192 000 байт = 187,5 Кбайт.

Информационный объем звукового файла длительностью 1 мин приблизительно равен 11 Мбайт.