Двоичное кодирование графической и звуковой информации

Графическая информация на экране монитора представляется в виде изображения, которое формируется на экране из точек (пикселей).
В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета). Каждая точка экрана может иметь лишь два состояния – «черная» или «белая», т.е. для хранения ее состояния необходим 1 бит.

Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета (бит на точку 4, 8, 16, 24). Каждый цвет можно рассматривать как возможные состояния точки, и тогда по формуле N=2I может быть вычислено количество цветов отображаемых на экране монитора.

Аддитивная модель RGB (сложение цветов)

Изображение может иметь различный размер, которое определяется количеством точек по горизонтали и вертикали.

В современных ПК обычно используются 4 основных размера изображения или разрешающих способностей экрана: 640х480, 800х600, 1024х768, 1280х1024 пикселя.

Графический режим вывода изображения на экран определяется разрешающей способностью экрана и глубиной (интенсивностью) цвета.
Полная информация о всех точках изображения, хранящаяся в видеопамяти, называется битовой картой изображения.

Для того чтобы на экране монитора формировалось изображение, информация о каждой его точке храниться в видео памяти ПК.
Рассчитаем объем видеопамяти для наиболее распространенного в настоящее время графического режима (800х600 точек, 16 бит на точку):
Всего точек на экране 800х600 = 480 000 точек
480 000х16 бит = 7 680 000 бит = 960 000 байт = 937,5 Кбайт ≈ 938 Кбайт

Аналогично рассчитывается необходимый объем видеопамяти для других графических режимов:

Упражнение: установить графический режим экрана монитора, исходя из объема установленной видеопамяти и параметров монитора.
Пуск – Настройка – Панель управления – Экран
Свойства: экран – выбрать вкладку Настройка
Цветовая палитра выбрать глубину цвета
С помощью ползунка Область экрана выбрать разрешение экрана
На виртуальном мониторе вы увидите как будут располагаться окна и какова их цветность. Вернитесь в исходное состояние High Color (16 бит) и разрешение 800х600 точек

С начала 90-х годов ПК получили возможность работать со звуковой информацией. Каждый ПК, имеющий звуковую плату, микрофон, наушники или колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить звуковую информацию.
С графической информацией мы работаем посредством графических редакторов, то со звуковой информацией с помощью редакторов аудиофайлов.

Звуковой сигнал – это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой.
При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется серией его отдельных выборок – отсчетов.

Современные звуковые карты могут обеспечить кодирование 65 536 различных уровней сигнала или состояний. Для определения количества бит, необходимых для кодирования, решим показательное уравнение:
65 536=2I, то I=16 бит.
Таким образом, современные звуковые карты обеспечивают 16-битное кодирование звука. При каждой выборке значению амплитуды звукового сигнала присваивается 16 битный код.
Количество выборок в секунду может быть в диапазоне от 8 000 до 48 000, т.е. Частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 Кгц.

При частоте 8 Кгц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 Кгц – качеству звучания аудио-CD. Следует учитывать, что возможны как моно- так стерео- режимы.
Можно оценить информационный объем моноавудиофайла длительностью звучания 1 секунду при среднем качестве звука (16 бит, 24 Кгц). Для этого количество бит на одну выборку необходимо умножить на количество выборок в 1 секунду:
16 бит * 24 000 = 384 000 бит = 48 000байт = 46,875 Кбайт

Для того чтобы проверить полученный результат на практике, запустите стандартное приложение Звукозапись:
Пуск – Программы – Стандартные – Развлечения – Звукозапись
Файл – Свойства
Нажмите кнопку Преобразовать, появится диалоговое окно Выбор звука
Раскройте список Атрибуты и найдите выбранный режим.