V čase, keď počítače neboli stále tak mocné ako teraz, nebolo možné hovoriť o žiadnom preklade obrazu na papieri alebo filme. Teraz sa predpokladá, že takéto objekty zodpovedajú analógovej forme. S príchodom nových technológií sa dalo digitalizovať (napríklad pomocou skenerov). Výsledkom je takzvaná diskrétna forma obrázkov. Ale ako je preklad grafiky z jednej formy do druhej? Stručne povedané o podstate takýchto metód a ďalej bude popísané podrobne a jednoducho, aby každý užívateľ pochopil, o čom sa diskutuje.

Čo je priestorové vzorkovanie v informatike?

Začnite so všeobecným pojmom a vysvetlite ho v jeho najjednoduchšom jazyku. Z jednej formy na druhú sa grafický obraz transformuje priestorovým odberom vzoriek. Ak chcete pochopiť, čo to je, zvážte jednoduchý príklad.


Ak urobíte akýkoľvek obrázok napísaný v farbách akvarelu, je ľahké vidieť, že všetky prechody sú plynulé (priebežné). Ale na naskenovanom obrázku, ktorý bol vytlačený na atramentovej tlačiarni, nie sú takéto prechody, pretože sa skladá zo súboru malých bodov nazývaných pixely. Ukazuje sa, že pixel je druh stavebnej tehly, ktorá má určité vlastnosti (napríklad má svoju vlastnú farbu alebo odtieň). Z týchto tehál sa vytvorí úplný obraz.

Aká je podstata metódy priestorového odberu vzoriek?

Hovoríme oPodstatou metódy grafickej transformácie pomocou takých technológií je ďalší príklad, ktorý pomôže pochopiť, ako to všetko funguje. Digitalizované obrázky, ktoré pri naskenovaní, ktoré sa odvodzujú na obrazovke počítačového monitora a ktoré sa pri tlači porovnajú s výzorom mozaiky. Len tu, ako kus mozaiky stojí pixel. To je jeden z hlavných prvkov všetkých moderných zariadení. Ako ste si mohli predstaviť, tým viac takýchto bodov a čím menší je veľkosť každého z nich, tým hladšie prechody. Nakoniec je to ich počet pre každé konkrétne zariadenie, ktoré určuje jeho rozlíšenie. V informatike o takejto charakteristike sa predpokladá, že spočíta počet pixelov (bodov na palec) v zvislom aj horizontálnom smere.

Tak je vytvorená dvojrozmerná priestorová sieť, ktorá sa podobá bežnému súradnicovému systému. Pre každý bod v takomto systéme môžete nastaviť vlastné parametre, ktoré sa budú líšiť od susediacich bodov.

Faktory ovplyvňujúce kvalitu kódovania

Ale nielen vyššie uvedené príklady plne odrážajú spôsob fungovania priestorového odberu. Kódovanie grafických informácií zohľadňuje niekoľko ďalších dôležitých parametrov, ktoré závisia od kvality digitalizovaného obrazu. Vzťahujú sa nielen na samotné obrázky, ale aj na grafiku reprodukčných zariadení. Predovšetkým sú tu tieto charakteristiky:

vzorkovacia frekvencia;

uznesenie;

farebnej hĺbky.

Vzorkovacia rýchlosť

Vzorkovacia frekvencia sa vzťahuje na veľkosť fragmentov, z ktorých sa skladá obraz. Tento parameter možno rovnako nájsť v charakteristikách digitalizovaných obrazov, skenerov, tlačiarní, monitorov a grafických kariet. Je pravda, že je tu jeden úlovok. Faktom je, že keď zvyšujete celkový počet bodov, môžete získať vyššiu frekvenciu. Ale s tým sa zmenia väčšie strany a veľkosť súboru sa uloží do pôvodného objektu. Aby sa tomu zabránilo, umelá údržba úrovní sa v súčasnosti uplatňuje na jednej konštantnej úrovni.

Pojem rozlíšenie

Tento parameter už bol spomenutý. Ak sa však pozriete na výstupné zariadenie obrazu, obrázok sa mierne líši. Ako príklad parametrov, ktoré využívajú priestorové odbery, budeme brať do úvahy skenery. Napríklad v špecifikáciách zariadenia je rozlíšenie 1200 x 1400 dpi. Skenovanie sa vykonáva pohybom pásky fotosenzitívnych prvkov pozdĺž naskenovaného obrázka. Ale prvé číslo označuje optické rozlíšenie zariadení (počet snímacích prvkov v jeden palec pásu), a druhá sa vzťahuje k riešeniu hardvéru a určuje počet "mikroperemischen" pásov snímacích obrazových prvkov v priechode jeden palec obrázky.

Hĺbka farby

Máme ďalší dôležitý parameter, bez ktorého môžeme úplne pochopiť, čo je priestorový odber vzoriek. Hĺbka farby (alebo hĺbka kódovania)zvyčajne v bitoch (rovnakým spôsobom, a možno pripísať hĺbky zvuku) a určuje počet farieb, ktoré boli použité pri konštrukcii obrazov, ale nakoniec patrí palytram (sady farieb). Napríklad, ak vezmeme do úvahy čiernobiely paletu, ktorá obsahuje len dve farby (bez odstupňovania šedej) informácií, kódujúci každý z týchto bodov môže byť vypočítaná podľa tohto vzorca, vzhľadom k tomu, že N - celkový počet farieb (v našom prípade N = 2) a i - počet stavov, ktoré môžu uľahčiť každý bod (v tomto prípade i = 1, pretože len dve možnosti môžu buď čierny alebo biely). Preto NI = 2 1 = 1 bit.

kvantování

Priestorové vzorkovanie môže tiež vziať do úvahy parameter nazýva kvantovanie. Čo to je? V niektorých ohľadoch sa podobá technike interpolácie. Podstatou spôsobu je, že hodnota referenčného signálu je nahradený najbližší susedný hodnoty pevnej voľby, ktorý je uvedený zoznam kvantizačných úrovní. Aby bolo možné lepšie pochopiť, ako prestavaný grafické informácie, viď obrázok vyššie. To predstavuje grafický výstup (analógový forma) obrazu pomocou skreslenia kvantizácia a bočné, nazvaný hluk. Na druhej fotografii môžete vidieť zvláštne prechody. Oni sa nazývajú kvantifikácia stupnice. Ak sú všetky prechody rovnaké, mierka sa nazýva jednotná.

Digitálne kódovanie

Pri prevode grafických informácií by sa malo brať do úvahy, žeNa rozdiel od analógového signálu môže kvantový signál prijať iba úplne pevný počet hodnôt. To im umožňuje konvertovať na množinu znakov a znakov, ktorých sekvencia sa nazýva kód. Posledná sekvencia sa nazýva kódové slovo. Každé kódové slovo zodpovedá jednému kvantovaciemu intervalu a pre kódovanie sa používa binárny kód. V tomto prípade je niekedy potrebné vziať do úvahy dátovú rýchlosť, ktorá je výsledkom vzorkovacej frekvencie na dĺžke kódového slova a vyjadrená v bitoch za sekundu (bps). Zhruba povedané, toto nie je nič viac ako maximálny možný počet binárnych znakov prenášaných za jednotku času.

Príklad výpočtu video pamäte pre zobrazenie rastrového obrazu na monitore

Nakoniec ďalším dôležitým aspektom je, že ide o priestorový odber vzoriek. Rastrové obrázky na monitore sa prehrávajú podľa určitých pravidiel a vyžadujú si pamäťovú spotrebu. Napríklad monitor má grafický režim s rozlíšením 800 x 600 dpi a 24-bitovou hĺbkou farieb. Celkový počet bodov bude 800 x 600 x 24 bitov = 11520000 bitov, čo zodpovedá buď 1440000 bajtov, alebo 140625 kB alebo 137 MB.

Techniky kompresie videa

Technológia priestorového odberu vzoriek, ako je už zrejmé, sa nevzťahuje len na grafiku, ale aj na obrazové obrazy, ktoré v určitom zmysle možno pripísať aj grafickým (vizuálnym) informáciám. Je pravda, že digitalizácia takéhoto materiálu do určitej miery bola vykonaná s obmedzenými možnosťami, od konečných súborovdokázal tak obrovský, že držať na disku počítača bola nevhodná (myslím, aspoň výstupný formát AVI, zrazu spoločnosť vyvinula spoločnosť Microsoft). S algoritmy M-JPEG, MPEG-4 a H. 64 bolo možné znížiť pomer výsledných súborov k zníženiu veľkosti 10-400 krát. Mnohí môžu namietať, že komprimované videozáznamy budú mať nižšiu kvalitu ako originál. V istom zmysle to je to, čo je. Avšak v takýchto technológiách je možné zmenšiť veľkosť so stratou a bezstratovou. Existujú dve hlavné metódy, ktorými sa kompresia vykonáva: intracavity a interaxid. Oba sú založené na vylúčenie z obrázku duplicitných položiek, ale nemá vplyv, napríklad zmeny jasu, farby a tak ďalej. D., že v prvom, v druhom prípade je rozdiel medzi scénami v jednom ráme alebo medzi dvoma susedmi je malý, takže rozdiel v oko nie je zvlášť zreteľné. Keď však vymažete súbor vyššie uvedených prvkov, rozdiel vo veľkosti medzi výstupom a konečným obrázkom je veľmi dôležitý. Jedným z najzaujímavejších, avšak pomerne sofistikované metódy používané priestorového vzorkovania pre kompresiu obrazu je technológia, známy ako diskrétne kosínusovej transformácie, navrhovaný čl. Chen v roku 1981. Je založený na matrike, v ktorej, na rozdiel od originálu, ktorý opisuje iba veľkosť vzoriek predložených rýchlosť zmeny. Môže sa teda považovať za druh mriežky rýchlostných zmien vo vertikálnom a horizontálnom smere. Veľkosť každého blokuje určená technológiou JPEG a má veľkosť 8 x 8 pixelov. Kompresia sa však vzťahuje na každý jednotlivý blok a nie na celý obraz. Takže rozdiel medzi zdrojom a konečným materiálom sa stáva ešte menej nápadným. Niekedy v terminológii počítača sa táto technika nazýva podzobrazenie. Vedľa jasu a farby môžu byť aplikované vyššie popísané kvantování, v ktorom je každá hodnota delené kosínusovej transformácie koeficientov kvantování, ktoré možno nájsť v špeciálnych tabuľkách odvodených z tzv psycho-fyzikálnych testov. Samotné tabuľky zodpovedajú určitým triedam blokov zoskupených podľa aktivity (jednotný obraz, neštruktúrovaný obraz, horizontálny alebo vertikálny gradient atď.). Inými slovami, každý blok má svoje vlastné hodnoty, ktoré sa nevzťahujú na susedné alebo rozdielne triedy. Nakoniec, po kvantování na základe kódu Huffman sa vykonáva odstraňovanie redundantných koeficienty (znižovanie redundancia), ktorý poskytuje ďalšie kódovanie kódového slova s ​​dĺžkou menšou ako jeden bit na koeficientu (VLC). Ďalej vytvorený lineárne sekvencie, pre ktoré je uvedené kľukatý spôsob čítania skupín, že konečné matrice vo forme číselných hodnôt a sekvencie núl. Ale oni to môžu byť odstránení. Ďalšie kombinácie sú stlačené štandardným spôsobom. Experti vo všeobecnosti neodporúčajú používať kódovanie grafických informáciíJPEG technológie, pretože majú niekoľko nedostatkov. Po prvé, opakované uchovávanie súborov vedie vždy k zhoršeniu kvality. Po druhé, vzhľadom na skutočnosť, že objekty zakódované pomocou JPEG nemôžu obsahovať priehľadné oblasti, je možné použiť takéto metódy na grafické obrázky alebo scénické objekty grafickej grafiky len vtedy, ak sú vertikálne a horizontálna veľkosť nepresahuje veľkosť 200 pixelov. V opačnom prípade sa výrazne prejaví degradácia kvality konečného obrazu. Je pravda, že algoritmy JPEG sa stali základom technológie MPEG kompresie, ako aj mnohých konferenčných štandardov vzorky H. 26X a H32X.

Namiesto následného slovníka

Tu je stručné zhrnutie všetkého, čo súvisí s pochopením problémov týkajúcich sa transformácie analógovej formy grafiky a videa na diskrétne (analogicky sa tieto techniky používajú pre zvuk). Popísané technológie sú pomerne zložité na pochopenie priemerným používateľom, ale niektoré dôležité komponenty základných techník môžu byť stále pochopené. Nezaoberala sa otázkou nastavenia monitorov, aby sa získal najkvalitnejší obraz. Z dôležitej otázky nám však možno poznamenať, že nastavenie maximálneho povolenia nie je vždy možné, pretože nadhodnotené parametre môžu viesť k zlyhaniu zariadenia. To isté platí pre obnovovaciu frekvenciu obrazovky. Je lepšie použiť hodnoty odporúčané výrobcom alebo tie, ktoré ponúka operačný systém po inštalácii príslušných ovládačov a riadiaceho softvéru.použite predvolené Pokiaľ ide o vlastné skenovanie a konverziu informácií z jedného formátu do druhého, použite špeciálne programy a prevodníky, ale aby sa zabránilo zníženiu kvality, najvyššiu možnú kompresiu znížiť výsledný súbor, to je lepšie, aby sa zapojili. Tieto metódy možno použiť iba v prípadoch, kedy by mali byť informácie uložené na nosičoch dát s obmedzenou kapacitou (napr CD /DVD-ROM). Ale ak je dostatok miesta na pevnom disku alebo vytvoriť prezentáciu bude vysielať na veľkej obrazovke alebo tlač fotografií s moderným vybavením (fototlačiarne sa nepočítajú), kvalita je lepšie, aby zanedbávať.