3.3 Представление графической информации

Минимальный объект кодирования растрового графического изображения – пиксель.

В основе кодирования цветных графических изображений – принцип декомпозиции цветов – т.е. разложение произвольного цвета на основные составляющие. Например, по системе RGB: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue).

Глубина кодирования (глубина цвета) – количество бит (двоичных разрядов), используемых для кодирования цвета одной точки. От глубины цвета (k) зависит количество отображаемых цветов (N), т.е. связаны формулой:  N=2^k.

Разрешение – количество точек (пикселей) изображения, приходящихся на единицу длины. От разрешения зависит размер пикселя. Наиболее часто используемые экранные разрешения: 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024 точек.

Объем видеопамяти (I), необходимый для формирования графического изображения на экране: I=M•N•k, где M – число точек по горизонтали, N – число точек по вертикали, k – глубина цвета (бит).

 

3.4 Представление звуковой информации

Аудиоадаптер – специальное устройство, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования при воспроизведении звука. Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и разрядностью.

Разрядность регистра (k) – количество бит в регистре аудиоадаптера. Разрядность определяет точность измерения звукового сигнала. Если разрядность равна 8 (16), то при измерении входного сигнала может быть получено 2⁸=256 (2¹⁶=65536) различных значений.

Частота дискретизации (f) – количество измерений входного сигнала за единицу времени. Частота измеряется в герцах (Гц).

Объём аудиофайла (I): I=N•f•k, где N – длительность звучания, k – разрядность регистра, f – частота дискретизации.

 

3.5 Единицы измерения информации

В двоичной системе счисления знаки 0 и 1 называют битами (от английского выражения BInary digiTs – двоичные цифры). В компьютере бит является наименьшей возможной единицей информации. Объем информации, записанной двоичными знаками в памяти компьютера или на внешнем носителе информации, подсчитывается просто по количеству требуемых для такой записи двоичных символов.

Для удобства использования введены и более крупные единицы измерения количества информации. Так, двоичное слово из восьми знаков содержит один байт информации. 1024 байта образуют килобайт (Кбайт), 1024 килобайта – мегабайт (Мбайт), а 1024 Мбайта – гигабайт (Гбайт).

 

Пример 1. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице – 40 строк, в каждой строке – 60 символов. Мощность алфавита, используемого в компьютере, равна 256. Каков объем информации в книге?

Решение. Применим формулу       I=K•i. Страница содержит I=40•60=2400 байт информации. Объем информации в книге (в разных единицах):

2400•150=360000 байт;

360000/1024=351,5625 Кбайт;

351,5625/1024=0,34332275 Мбайт.

 

Пример 2. Объем сообщения, содержащего 1024 символов, составил 1/512 часть Мбайт. Каков размер алфавита, с помощью которого записано сообщение?

Решение. Переведем информационный объем сообщения из мегабайтов в биты:

I=1/512•1024•1024•8=16384 бит.

На один символ приходится:

i=I/K=16384/1024=16 бит.

Размер использованного алфавита равен 2¹⁶=65536 символов.

 

Пример 3. В барабане для розыгрыша лотереи находиться 32 шара. Сколько информации содержит сообщение о первом выпавшем номере?

Решение. Поскольку вытаскивание любого из 32 шаров равновероятно, то количество информации об одном выпавшем номере находится из формулы Хартли: I=log₂ N. Таким образом, I=log₂ 32, следовательно, I=5 бит.

 

Пример 4. Сколько информации несёт сообщение о том, что было угадано число в диапазоне целых чисел от 784 до 911?

Решение. Отгадывание числа осуществляется следующим образом: каждый раз мы делим числовой отрезок пополам и устанавливаем, какой части отрезка принадлежит число. Таким образом, на каждом шаге неопределённость знаний уменьшается в 2 раза. Воспользуемся формулой Хартли: I=log₂ N, где N = 911-783=128 – это количество целых чисел в заданном диапазоне, а I=7 бит.

 

Пример 5. На экране с разрешающей способностью 640х200 высвечиваются только двухцветные изображения. Какой минимальный объём видеопамяти необходим для хранения изображения?

Решение. По формуле I=M•N•k, т.е. I=640•200•1=128000 бит=16000 байт.

 

Пример 6. Определить размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен.

Решение. Формула расчёта размера цифрового аудиофайла: I=N•f•k.

Таким образом, I=22050•10•8 бит. Следовательно, I=22050 Кбайт.