2.1.3 Двоичное кодирование графической информации в компьютере

Графические изображения из аналоговой (непрерывной) формы в цифровую (дискретную) преобразуются путем про­странственной дискретизации. Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки, или пиксели), при­чем каждый элемент может иметь свой цвет (красный, зеле­ный, синий и т. д.).

В результате пространственной дискретизации графиче­ская информация представляется в виде растрового изображе­ния, которое формируется из определенного количества строк, которые, в свою очередь, содержат определенное коли­чество точек.

Важнейшей характеристикой качества растрового изобра­жения является разрешающая способность. Разрешающая способность растрового изображения определяется количеством точек по горизонтали и вер­тикали на единицу длины изображения.

Величина разрешающей способности обычно выражается в dpi (dot per inch — точек на дюйм), т. е. в количестве точек в полоске изображения длиной один дюйм (1 дюйм = 2,54 см).

В процессе дискретизации могут использоваться различ­ные палитры цветов, т. е. наборы цветов, которые могут при­нимать точки изображения. Каждый цвет можно рассматри­вать как возможное состояние точки. Количество цветов N в палитре и количество информации I, необходимое для коди­рования цвета каждой точки, связаны между собой и могут быть вычислены по формуле N = 2^I.

Количество информации, которое используется при кодировании цвета точек изображения, называется глубиной цвета.

Наиболее распространенными значениями глубины цвета при кодировании цветных изображений являются 4, 8, 16 или 24 бита на точку. Можно определить количество цветов в 24-битовой палитре:

N = 2^I = 2²⁴ = 16777216.

2.1.4 Двоичное кодирование звуковой информации в компьютере

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать реальный (записанный) звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации. Непрерывная звуковая волна раз­бивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука.

Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате. Качество полученного цифрового звука зави­сит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, т. е. частоты дискретизации. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее «лесенка» цифрового звуко­вого сигнала повторяет кривую аналогового сигнала.

Частота дискретизации звука — это количество изме­рений громкости звука за одну секунду.

Каждому уровню дискретизации присваивается опреде­ленное значение уровня громкости звука. Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N, для кодирования которых необходимо определенное коли­чество информации I, которое называется глубиной кодиро­вания звука.

Глубина кодирования звука — это количество инфор­мации, которое необходимо для кодирования диск­ретных уровней громкости цифрового звука.

Если известна глубина кодирования, то количество уров­ней громкости цифрового звука можно рассчитать по формуле . Пусть глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда количество уровней громкости звука равно

N = 2^I = 2¹⁶ = 65 536.

Чем больше частота дискретизации и глубина кодирова­ния звука, тем более качественным будет звучание оцифро­ванного звука.