Недостатки

При цифровом представлении информации мы получаем разложение спектров сигнала, и, следовательно, резко возрастают требования к частотной ширине полосы пропускания системы обработки и передачи сигнала и к ее быстродействию. Для решения этой проблемы нужно создавать более дорогостоящую и сложную технику. Пути решения этой проблемы:

1. Повышение быстродействия самой системы; увеличение ширины полосы ее пропускания; в современных компьютерных системах повышают тактовую частоту, а также повышают мегагерцы этой системы.

2. Повышение канальности и разрядности этой системы.

3. Устранение избыточности информационного содержания сигнала, когда применяются специальные приемы, которые позволяют сократить количество передаваемых бит информации. Эти методы получили название методов кодирования информации. Эти методы можно разделить на две группы – без потерь информации и с потерями информации. В методах без потерь информация сжимается, а затем снова разворачивается полностью, какой была до этого – в предыдущем виде. В методах с потерями информация сжимается с незначительными для потребителя потерями. При восстановлении информация восстанавливается, но с небольшими потерями резкости, передачи цвета; но эти потери должны быть таковы, что они не заметны в тех условиях потребления, которые нужны потребителю.

Очень часто при передаче, обработке и архивировании используются различные методы сжатия.

Методы без потерь информации.

1. Метод Хаффмана. Этот метод особенно пригоден для обработки текстовой информации. Идея этого метода состоит в том, что частота встречаемости разных знаков разная. Мы можем по-разному использовать информацию. Например, для кодирования буквы А мы используем 2 бита информации, а для Щ – 8 бит. Страница будет содержать гораздо меньше информации, чем, если бы мы использовали все 8 бит для всех букв.

2. Метод LZW – (фамилии трех ученых – Зив, Вельм и Лимпель) – метод словаря блоков информации. Во многих изображениях существуют целые блоки информации, которые повторяются. Программа, видя, что блоки повторяются, кодирует их, а в процессе развертки выдает или записывает их блоками, а затем выдает блоки и информацию, где нет повторения, а затем выдает ссылки на тот или иной блок, указав его размеры. В этом методе возможное сжатие сильно зависит от семантики изображения, а также и от оригинала.

3. Метод кодирования длин серий. Также – производя строчную развертку сигнала, в этой строке идет строчная развертка сигнала. (Стена – одна и та же) Мы можем записывать первый пиксель и указать, сколько раз он повторяется. Затем – в конце указываем, что кончился. Затем с другим пикселем – точно также. При воспроизведении подставляется истинное значение сигнала.

Эти методы, как правило, дают около50% сжатия информации.

Методы сжатия с потерями информации

1. Сжатие по JPG (группа ученых предложила – Joins Point Expert Group). Этот метод сжатия, которое базируется на дискретном косинусном преобразовании, преобразовании Фурье. В массиве информации выделяется элемент 8:8 пикселей – квадрат-матрица. И дальше производится двумерное преобразование.

В результате мы получаем таблицу из дискретного преобразования.

Мы устраняем или ослабляем высокочастотные составляющие. Мы можем восстановить этот сигнал, но информацию мы частично теряем, но она нам не очень-то и нужна. В настоящее время ведутся разработки таких преобразований, как JPG2000 – на основе WIWLET.

Система на основе фронтальных преобразований. В системе мы выделяем элемент (фрактал), который служит “кирпичиком” и постоянным его повторением воссоздают все изображение.

Все эти методы или уже используются или будут использоваться в ближайшее время.

Системы обработки, их возможная структура и преобразования информации в этой системе.

Системы обработки, в зависимости от их структуры и производимых преобразований информации подразделяются на две группы:

- системы форматной обработки – суть этих систем заключается в том, что производится одновременная обработка информации (фотоаппарат, некоторые виды сканнеров)

- системы поэлементной обработки – суть этих систем заключается в том, что мы создаем некую последовательность сигналов, которые последовательно и обрабатываются; производится последовательная обработка сигналов.

Если мы имеем систему с волоконной оптикой, которая объединена в матрицу:

И потом мы эти элементы передаем по оптическому волокну, у каждого из которого есть свой процессор, который их и обрабатывает.

Система поэлементной обработки можно разделить на систему считывания (сканнер) и систему регистрации (записи). Между системой считывания и системой регистрации существует связь. Эта связь может быть одноканальной или многоканальной.

Система считывания – может быть одноапертурной – выделяется один элемент изображения (одновременно) и далее происходит считывание изображения путем сканирования.

Одноапертурное считывание со сканированием.

Может осуществляться многоапертурное считывание – одновременно считывается системой апертур методом коммутации или сканирования.

Многоапертурное считывание со сканированием.

Система многоапертурного сканирования – одновременное получение сигналов по всей площади изображения, а потом последовательно считывается все изображение, после чего производится последовательная коммутация - считывание сигнала со всей матрицы.

Системы записи

Одноэлементные системы записи – производится запись сканированного изображения – выделяется один элемент, который постепенно – по строке и по кадру записывает все изображение.

Многоэлементные системы записи – строка записывается одновременно, но необходимо сканировать по кадру.

Система без сканирования – все изображение разбивается на кадры и записывается. Нужен многолучевой матричный источник излучения.

Каналы. Системы передачи сигналов.

Истинно одноканальных систем сейчас уже практически не существует. Одноканальной системой передачи сейчас называют систему, передающую 8 бит за один раз.

Многоканальная передача – это такая передача, когда одновременно передается несколько изображений, но цветоделенных. Наша система – как минимум трехканальная – за R, G, B. Сейчас система считывания – 4 сигнала. Система регистрации идет по 4м каналам. Иногда – дополнительные сигналы.

В цифровой системе каждый основной сигнал может делиться на число каналов, соответствующее числу каналов передачи этих сигналов.