W tych czasach, kiedy komputery nie były jeszcze tak potężne jak obecnie, nie można było tłumaczyć obrazu na papierze lub filmie. Przyjmuje się, że takie obiekty odpowiadają formie analogowej. Wraz z pojawieniem się nowych technologii możliwe stało się cyfryzowanie (na przykład za pomocą skanerów). W rezultacie powstała tak zwana dyskretna forma obrazów. Ale w jaki sposób tłumaczenie grafiki z jednej formy na drugą? Krótko mówiąc o istocie takich metod i dalej zostaną opisane szczegółowo i po prostu tak, aby każdy użytkownik rozumiał, co jest omawiane.
Co to jest pobieranie próbek przestrzennych w informatyce?
Na początek rozważ ogólną koncepcję, wyjaśniając ją w najprostszym języku. Od jednej postaci do drugiego obraz graficzny jest transformowany za pomocą próbkowania przestrzennego. Aby zrozumieć, co to jest, rozważ prosty przykład.
Jeśli zrobisz zdjęcie zapisane farbami akwarelowymi, łatwo zauważyć, że wszystkie przejścia są płynne (ciągłe). Ale na zeskanowanym obrazie, który został wydrukowany na drukarce atramentowej, nie ma takich przejść, ponieważ składa się z zestawu małych punktów zwanych pikselami. Okazuje się, że piksel jest rodzajem cegły budowlanej, która ma określone właściwości (na przykład ma swój własny kolor lub odcień). Z tych cegieł powstaje kompletny obraz.
Jaka jest istota metody pobierania próbek przestrzennych?
Mówiąc oIstota metody transformacji graficznej za pomocą takich technologii jest kolejnym przykładem, który pomoże zrozumieć, jak to wszystko działa. Zdigitalizowane obrazy, które po zeskanowaniu, które są wydedukowane na ekranie monitora komputerowego, które można wydrukować, można porównać do wyglądu mozaiki. Tylko tutaj, jako kawałek mozaiki stoi piksel. Jest to jedna z głównych cech wszystkich nowoczesnych urządzeń. Jak można sobie wyobrazić, im więcej takich punktów, a im mniejszy rozmiar każdego z nich, tym bardziej płynne przejścia. Ostatecznie to ich liczba dla każdego urządzenia determinuje jego rozdzielczość. W informatyce dla takiej charakterystyki zakłada się zliczanie liczby pikseli (punktów na cal), zarówno w kierunku pionowym, jak i poziomym.
W ten sposób powstaje dwuwymiarowa siatka przestrzenna, coś przypominającego zwykły układ współrzędnych. Dla każdego punktu w takim systemie można ustawić własne parametry, które będą różne od sąsiednich punktów.
Czynniki wpływające na jakość kodowania
Ale nie tylko powyższe przykłady w pełni odzwierciedlają sposób, w jaki działa próbkowanie przestrzenne. Kodowanie informacji graficznej uwzględnia kilka innych ważnych parametrów, które zależą od jakości zdigitalizowanego obrazu. Dotyczą one nie tylko samych obrazów, ale także grafik urządzeń odtwarzających. Przede wszystkim są tu następujące cechy:
częstotliwość próbkowania; rezolucja; głębia koloru. Częstotliwość próbkowania
Szybkość próbkowania odnosi się do rozmiaru fragmentów, z których składa się obraz. Ten parametr można również znaleźć w charakterystyce zdigitalizowanych obrazów, skanerów, drukarek, monitorów i kart graficznych. To prawda, że jest jeden haczyk. Faktem jest, że po zwiększeniu całkowitej liczby punktów można uzyskać wyższą częstotliwość. Ale z tym, odpowiednio, większe zmiany boczne i rozmiar pliku jest przechowywany w oryginalnym obiekcie. Aby tego uniknąć, sztuczne utrzymanie poziomu jest obecnie stosowane na jednym stałym poziomie.
Pojęcie rozdzielczości
Ten parametr został już wspomniany. Jeśli jednak spojrzysz na urządzenie wyjściowe obrazu, obraz tutaj jest nieco inny.
Jako przykład parametrów, które wykorzystują próbkowanie przestrzenne, rozważymy skanery. Na przykład w specyfikacji urządzenia rozdzielczość wynosi 1200 x 1400 dpi. Skanowanie odbywa się poprzez przesunięcie paska światłoczułych elementów wzdłuż skanowanego obrazu. Ale pierwsza liczba oznacza rozdzielczość optyczną urządzenia (liczba elementów skanujących w pasie o jeden cal), a drugi odnosi się do rozdzielczości sprzętowej i określa liczbę „mikroperemischen” taśm elementów skanujących obraz w przejściu jednego zdjęcia calowe.
Głębia koloru
Mamy kolejny ważny parametr, bez którego możemy w pełni zrozumieć, co to jest próbkowanie przestrzenne. Głębia koloru (lub głębia kodowania)zwykle wyrażona w bitach (ten sam sposób i może być przypisana do głębokości dźwięku) oraz określa się ilość kolorów, które były używane w konstrukcji obrazu, ale ostatecznie należy do palytram (zbiory barw).
Dla przykładu, jeśli weźmiemy pod uwagę, czarne i białe palety, która zawiera tylko dwie barwy (bez stopniowania skali szarości) informacji kodujące każdy punkt może być obliczone na podstawie tego wzoru, przy założeniu, że N - Całkowita ilość kwiatów (w naszym przypadku N = 2), a ja to liczba stanów, które każdy punkt może przyjąć (w naszym przypadku I = 1, ponieważ istnieją tylko dwa warianty: czarny lub biały). Zatem N I = 2 1 = 1 bit.
Kwantyzacja
Pobieranie próbek przestrzennych może również uwzględniać parametr zwany kwantyzacją. Co to jest? Pod pewnymi względami przypomina technikę interpolacji. Istotą tego procesu jest to, że wartość liczby sygnałów jest zastępowana przez najbliższą sąsiadującą stałą wartość zadaną, która jest listą poziomów kwantyzacji.
Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób konwertowane są informacje graficzne, spójrz na powyższy obrazek. Przedstawia wykres wyjścia (format analogowy), obraz kwantyzacji i zniekształceń, zwany szumem. Na drugim zdjęciu powyżej widać osobliwe przejścia. Nazywane są skalą kwantyzacji. Jeśli wszystkie przejścia są takie same, skala nazywa się jednolitą.
Kodowanie cyfrowe
Podczas konwersji informacji graficznych należy wziąć pod uwagę, że naW przeciwieństwie do sygnału analogowego, sygnał kwantowy może przyjmować tylko całkowicie określoną stałą liczbę wartości. Dzięki temu można je przekształcić w zestaw znaków i znaków, których kolejność nazywa się kodem. Ostateczna sekwencja jest nazywana słowem kodowym.
Każde słowo kodowe odpowiada jednemu okresowi kwantyzacji, a kod binarny jest używany do kodowania. W tym przypadku czasami konieczne jest wzięcie pod uwagę szybkości transmisji danych, która jest iloczynem częstotliwości próbkowania na długości słowa kodowego i wyrażana w bitach na sekundę (b /s). Z grubsza rzecz biorąc, jest to nic więcej niż maksymalna możliwa liczba znaków dwustanowych przesyłanych w jednostce czasu.
Przykład obliczania pamięci wideo w celu wyświetlania obrazu rastrowego na monitorze
Wreszcie, kolejnym ważnym aspektem jest to, że jest próbkowaniem przestrzennym. Obrazy rastrowe na monitorze są odtwarzane zgodnie z określonymi regułami i wymagają zużycia pamięci. Na przykład monitor ma tryb graficzny o rozdzielczości 800 x 600 dpi i 24-bitowej głębi kolorów. Łączna liczba punktów będzie wynosić 800 x 600 x 24 bity = 11520000 bitów, co odpowiada 1440000 bajtom lub 140625 kB lub 137 MB.
Techniki kompresji wideo
Technologia próbkowania przestrzennego, jak to już jest jasne, dotyczy nie tylko grafiki, ale także obrazów wideo, które w pewnym sensie można również przypisać graficznej (wizualnej) informacji. To prawda, że digitalizacja takiego materiału do pewnego stopnia została przeprowadzona z ograniczonymi możliwościami, ponieważ ostateczne plikiokazała się tak duża, że utrzymanie ich na dysku komputera była niewłaściwa (myślę przynajmniej format AVI, w jednym czasie firma opracowany przez Microsoft). Z algorytmów M JPEG MPEG-4 i H 64 jest możliwe, aby zmniejszyć współczynnik plików końcowych w celu zmniejszenia wielkości 10-400 razy. Wielu może sprzeciwić się, że skompresowane obrazy wideo będą miały niższą jakość niż oryginał. W pewnym sensie tak właśnie jest. Jednak w takich technologiach zmniejszenie rozmiaru można wykonać z utratą i bezstratną. Istnieją dwie główne metody wykonywania kompresji: intracavity i interaxid. Oba oparte są na wykluczenie z obrazka duplikatów, ale nie wpływa na przykład zmiany w jasność, kolor i tak dalej. D. To w pierwszym, w drugim przypadku, różnica pomiędzy scenami w jednej ramie lub między dwoma sąsiadami jest niewielka, więc różnica w oko nie jest szczególnie widoczne. Ale kiedy usunąć plik powyższych elementów, różnica w wielkości między oryginałem a ostateczny obraz jest bardzo ważne. Jednym z najciekawszych, choć dość wyrafinowane metody stosowane przez próbkowania przestrzennego dla kompresji obrazu to technologia znana jako dyskretnej transformaty cosinus, proponowany art. Chen w 1981 roku. Jest on oparty na matrycę, w której w odróżnieniu od pierwotnych, opisują jedynie rozmiar próbek złożonych prędkość zmian. W związku z tym można go uznać za rodzaj siatki zmian prędkości w kierunku pionowym i poziomym. Wielkość każdego blokujest określany przez technologię JPEG i ma rozmiar 8 x 8 pikseli. Ale kompresja dotyczy każdego pojedynczego bloku, a nie całego obrazu. W ten sposób różnica pomiędzy początkowym i końcowym materiale jest mniej widoczny. Czasami w terminologii komputerowej ta technika nazywa się subdisplaying. Obok jasność i barwę można stosować wyżej opisane kwantyzacji, w którym każda wartość dzieli się przez współczynnik transformacji cosinus, kwantyzacji, które mogą znajdować się w stolików pochodzących z tak zwanymi testami psycho-fizycznych. Tabeli same spełniają pewne klasy jednostek zgrupowane przez aktywność (nawet obrazu niestrukturalnych obrazu, gradientu poziomego i pionowego, itd. D). Innymi słowy, dla każdego bloku ustawić własne wartości, które nie mają zastosowania do sąsiednich lub że różne klasy.
W końcu, po kwantyzacji na podstawie kodu Huffmana jest usunięcie współczynników redukcji redundancji (redundancy), który stanowi kolejny kodowania kodowe o długości mniejszej niż jeden bit na współczynnik (OHP). Dodatkowo utworzona sekwencja liniowa, dla których sposób zygzakowaty grup odczytu zauważyć, że ostateczny matrycy w postaci wartości i sekwencji zer liczbowymi. Ale to oni mogą zostać usunięci. Inne kombinacje są kompresowane w standardowy sposób. Ogólnie rzecz biorąc, eksperci zalecają przede wszystkim nie nosić kodowania informacji za pomocą grafikiTechnologie JPEG, ponieważ mają wiele niedociągnięć. Po pierwsze, wielokrotne przywracanie plików niezmiennie prowadzi do pogorszenia jakości. Po drugie, ze względu na fakt, że obiekty zakodowane przy użyciu JPEG nie mogą zawierać obszarów przezroczystych, możliwe jest zastosowanie takich metod do obrazów graficznych lub obiektów sceny grafiki artystycznej tylko wtedy, gdy są one w pionie i pozioma nie przekracza rozmiaru 200 pikseli. W przeciwnym razie pogorszenie jakości końcowego obrazu zostanie wyrażone bardzo wyraźnie. To prawda, że algorytmy JPEG stały się podstawą technologii kompresji MPEG, a także wielu standardów konferencyjnych dla próbek H. 26X i H32X.
Zamiast epilogu
Tutaj jest krótki i wszystko co związane z rozumienia zagadnień związanych konwersji analogowych formularza grafiki i wideo w dyskretnych (podobne metody są stosowane do dźwięku). Opisane technologie są dość skomplikowane, aby zrozumieć przeciętny użytkownik, ale niektóre ważne elementy podstawowych technik można jeszcze zrozumieć. Nie dotyczyło to kwestii ustawiania monitorów w celu uzyskania najlepszej jakości obrazu. Jednakże, z interesującego nas pytania, można zauważyć, że ustawienie maksymalnego zezwolenia nie zawsze jest możliwe, ponieważ zawyżone parametry mogą prowadzić do awarii urządzenia. To samo dotyczy częstotliwości odświeżania ekranu. Lepiej jest używać wartości zalecanych przez producenta lub tych, które oferuje system operacyjny po zainstalowaniu odpowiednich sterowników i oprogramowania sterującego.użyj domyślnego Co do samodzielnego skanowania i konwersji danych z jednego formatu na inny, należy użyć specjalnych programów i konwerterów, ale w celu uniknięcia pogorszenia jakości, najwyższa możliwa kompresja zmniejszyć plik wynikowy, to lepiej się nie angażować. Metod tych można używać tylko w przypadkach, gdy informacje muszą być przechowywane na nośnikach o ograniczonej pojemności (na przykład na płytach CD /DVD). Ale jeśli na dysku twardym jest wystarczająca ilość miejsca, lub można utworzyć prezentację dla transmisji na dużym ekranie lub wydrukować zdjęcia na nowoczesnym sprzęcie (drukarki fotograficzne nie są dostępne na koncie), jakość nie powinna być zaniedbywana.
