Представление текста, изображений и звука

Обработка текста, графики и звука представляет собой обработку целых числовых данных.
Отметим, что здесь также работает главная формула информатики
2i =N
i-разрядность ячейки памяти (в битах),
N –количество различных целых положительных чисел, которые можно записать в эту ячейку.

Представление текста
Модель представления текста в памяти компьютера.
При записи текста за каждым символом закрепляется определенный двоичный код с фиксированной длиной.
Размер алфавита, который можно закодировать, равен
28 =256
Текстовый документ, хранящийся в памяти компьютера, состоит из кодов символьного алфавита, содержащий также коды, управляющие форматами текста.
Текстовая информация дискретна - состоит из отдельных знаков. Для кодирования одного символа используется количество информации, равное одному байту, т.е. I = 1 байт = 8 бит.
256 символов достаточно для представления текстовой информации, включая прописные и заглавные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические символы и т.д.

Представление текста
Существует соглашение, которое фиксируется в кодовой таблице (ASCII).
Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера (коды), называется таблицей кодировки.
Базовая таблица кодировки ASCII
Кодировка Windows 1251

Дискретное представление изображения
Изображение на экране монитора дискретно и состоит из отдельных точек, которые называются «пикселями».
Прямоугольная матрица пикселей на экране компьютера называется «растром».
Качество изображения зависит от размера растра и длины диагонали. Этот параметр называется разрешением экрана.

Кодируем исходное изображение по двум состояниям, т. е. оцениваем каждый дискретный элемент по составленной нами таблице квантования, где дискретные ячейки имеют белый цвет, в соответствующие им ячейки матрицы (битовой карты) записываются «единицы». А там, где представлены ячейки черного цвета, записывают «нули».
Представление изображения
Для четырех цветного – 2 бита.
Для 8 цветов необходимо – 3 бита.
Для 16 цветов – 4 бита.
Для 256 цветов – 8 бит (1 байт).

Дискретное представление цвета

Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемых для кодирования цвета точки.
от 0 до 255
(всего 28=256 значений)
Количество цветов (размер палитры) вычисляется по формуле:
K=2b
К – размер палитры, b-битовая глубина цвета

Представление изображений
Растровая и векторная графика
Растровая графическая информация – это данные о цвете каждого пикселя на экране.
Векторная графическая информация – это данные, математически описывающие графические примитивы, составляющие рисунок( прямые, дуги, прямоугольники, овалы).
Растровое изображение
Векторное изображение

Представление звука
При наиболее распространенном способе кодирования звуковой информации амплитуда сигнала измеряется через равные промежутки времени и записываются полученные значения.
Звук – волна с непрерывно изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота, тем выше тон.
Оцифровка звука

В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.
Каждому уровню громкости присваивается его код. Чем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем большее количество информации будет нести значение каждого уровня и тем более качественным будет звучание
Таким образом непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости (см. рисунок)

Количество уровней громкости определяет глубину кодирования. Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. При этом количество уровней громкости равно
N = 2I
216 = 65536.
Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.
Промежуток времени между двумя измерениями называется периодом измерений - T сек.
Обратная величина называется частотой дискретизации
˅ = 1/ T (герц)
Частота дискретизации – количество измерений уровня сигнала в единицу времени.