3. Кодування векторних зображень.

Векторним зображенням є сукупність графічних примітивів (точка, відрізок, еліпс.). Кожен примітив описується математичними формулами. Кодування залежить від прикладного середовища.

Растрова графіка має істотний недолік – зображення, закодоване в одному з растрових форматів, дуже погано “переносить” збільшення або зменшення його розмірів – масштабування. Для вирішення завдань, в яких доводиться часто виконувати цю операцію, були розроблені методи так званої векторної графіки. У векторній графіці, на відміну від заснованої на точці – пікселі – растрової графіки, базовим об’єктом є лінія. При цьому зображення формується з описуваних математичним, векторним способом окремих відрізків прямих або кривих ліній, а також геометричних фігур – прямокутників, кіл і т. д., які можуть бути з них отримані. Фірма Adobe розробила спеціальну мову PostScript (від poster script – сценарій плакатів, оголошень, афіш). Ця мова є основою для декількох векторних графічних форматів. Зокрема, можна вказати формати PS (PostScript) і EPS, які використовуються для опису як векторних, так і растрових зображень, а також різноманітних текстових шрифтів. Зображення і тексти, записані в цих форматах, більшістю популярних програм не сприймаються, вони можуть бути видимими і друкуватися тільки за допомогою спеціалізованих апаратурних і програмних засобів.

Окрім растрової і векторної графіки існує ще і фрактальна графіка, в якій формування зображень цілком засноване на математичних формулах, рівняннях, що описують ті або інші фігури, поверхні, тіла. При цьому само зображення в пам’яті комп’ютера фактично не зберігається – воно виходить як результат обробки деяких даних. У такий спосіб можуть бути отримані навіть досить реалістичні зображення природних ландшафтів.

4. Кодування звуку

Розвиток способів кодування звукової інформації, а також рухомих зображень – анімації і відеозаписів – відбувалося із запізнюванням щодо розглянутих вище різновидів інформації. Відмітимо, що під анімацією розуміється схоже на мультиплікацію “пожвавлення” зображень, але виконуване з допомога засобів комп’ютерної графіки. Анімація є послідовністю тих, що трохи відрізняються один від одного, отриманих за допомогою комп’ютера картинок, які фіксують близькі за часом стани руху якого-небудь об’єкту або групи об’єктів. Прийнятні способи зберігання і відтворення за допомогою комп’ютера звукових і відеозаписів з’явилися тільки в дев’яностих роках двадцятого століття. Ці способи роботи із звуком і відео отримали назву мультимедійних технологій.

Звуком є достатньо складне безперервне коливання повітря. Ці коливання можна з достатньою точністю представляти у вигляді суми деякого числа простих синусоїдальних коливань (теорема Котельникова). Причому кожна синусоїда, може бути точно задана деяким набором числових параметрів – амплітуди, фази і частоти, які можна розглядати як код звуку в деякий момент часу. Такий підхід до запису звуку називається перетворенням в цифрову форму, оцифровуванням або дискретизацією, оскільки безперервний звуковий сигнал замінюється дискретним (тобто таким, що складається з роздільних елементів) набором значень сигналу в деякі моменти часу. Кількість відліків сигналу в одиницю часу називається частотою дискретизації. В даний час при записі звуку в мультимедійних технологіях застосовуються частоти 8, 11, 22 і 44 кГц. Так, частота дискретизації 44 кілогерци означає, що одна секунда безперервного звучання замінюється набором з сорока чотирьох тисяч окремих відліків сигналу. Чим вище частота дискретизації, тим краще якість оцифрованого звуку.

Як наголошувалося вище, кожен окремий відлік можна описати деякою сукупністю чисел, які потім можна представити у вигляді деякої двійкової коди. Якість перетворення звуку в цифрову форму визначається не тільки частотою дискретизації, але і кількістю бітів пам’яті, що відводяться на запис коди одного відліку. Цей параметр прийнято називати розрядністю перетворення. Наразі зазвичай використовується розрядність 8,16 і 24 бітів. На цих принципах ґрунтується формат WAV (від WAVeform-audio – хвилева форма аудіо) кодування звуку. Отримати запис звуку в цьому форматі можна від того, що підключається до комп’ютера, мікрофону, програвача, магнітофона, телевізора і інших стандартно використовуваних пристроїв роботи із звуком. Проте формат WAV потребує дуже багато пам’яті. Так, при записі стереофонічного звуку з частотою дискретизації 44 кілогерци і розрядністю 16 бітів – параметрами, що дають хорошу якість звучання, – на одну хвилину запису потрібно близько десяти мільйонів байтів пам’яті.

Окрім хвилевого формату WAV, для запису звуку широко застосовується формат з назвою MIDI (Musical Instruments Digital Interface – цифровий інтерфейс музичних інструментів). Фактично цим форматом є набір інструкцій, команд так званого музичного синтезатора – пристрою, який імітує звучання реальних музичних інструментів. Команди синтезатора фактично є вказівками на висоту ноти, тривалість її звучання, тип імітованого музичного інструменту і так далі Таким чином, послідовність команд синтезатора є щось ніби нотному запису музичної мелодії. Отримати запис звуку у форматі MIDI можна тільки від спеціальних електромузичних інструментів, які підтримують інтерфейс MIDI. Формат MIDI забезпечує висока якість звуку і потребує значно менше пам’яті, чим формат WAV.

Кодування відеоінформації ще складніша проблема, ніж кодування звукової інформації, оскільки потрібно поклопотатися не тільки про дискретизацію безперервних рухів, але і про синхронізацію зображення із звуковим супроводом. В даний час для цього використовується формат, якою називається AVI (Audio-Video Interleaved – що чергується аудіо і відео). Основні мультимедійні формати AVI і WAV дуже вимогливі до пам’яті. Тому на практиці застосовуються різні способи компресії, тобто стиснення звукових і видео- кодів. Наразі стандартними стали способи стиснення, запропоновані MPEG (Moving Pictures Experts Group – група експертів по рухомих зображеннях). Зокрема, стандарт MPEG описує декілька популярних в цей час форматів запису звуку. Так, наприклад, при записі у форматі Мр3 при практично тій же якості звуку потрібно вдесятеро менше пам’яті, чим при використанні формату WAV. Існують спеціальні програми, які перетворять записи звуку з формату WAV у формат Мр3. Зовсім недавно був розроблений стандарт MPEG-4, застосування якого дозволяє записати повнометражний кольоровий фільм із звуковим супроводом на компакт-диск звичайних розмірів і якості.