Задание 7

Разбираемся с передачей информации: сегодня ты узнаешь, как кодировать звуковую и графическую информацию. Начнем с теории!

Кодирование изображений

Давай изучим основные понятия, с которыми ты столкнешься при выполнении этой задачи:

Растровое изображение – изображение, состоящее из пикселей – прямоугольников на мониторе, окрашенных в определенный цвет.

Количество пикселей — число пикселей изображения по горизонтали и вертикали (пример: 1440х900).

Разрешение – количество пикселей изображения на единицу площади или длины (например, на 1 дюйм).

Глубина цвета (глубина кодирования, разрядность кодирования) – количество бит, необходимых для кодирования цвета одного пикселя. Этот показатель зависит от количества цветов в палитре. 

Палитра изображения — это набор всех цветов, которые могут использоваться в изображении. 

При глубине кодирования i бит на пиксель можно закодировать максимум 2i различных цветов (это будет максимальная палитра).

С понятиями разобрались. Переходим к формуле для вычисления информационного объема изображения.

Объём памяти, необходимый для хранения растрового изображения, вычисляется по формуле: I = x · y · i, где: 

• I – объём памяти в битах;
• x · y – количество пикселей (ширина изображения, умноженная на высоту);
• i – глубина кодирования в битах на пиксель.

Не попадись в ловушку!

Когда разрешение изображения изменяется в k раз, то увеличивается не общее количество пикселей, а количество пикселей по горизонтали и вертикали, то есть N (количество пикселей для формулы) изменится в k2 раз!

Поздравляем: теперь ты умеешь кодировать графическую информацию! Осталась звуковая 🙂

Кодирование звука

Снова начнем с определений:

Звук — это волны, распространяющиеся в твердых телах, жидкостях и газах, вызванные колебаниями частиц среды.

Основными характеристиками любой волны являются частота и амплитуда. Амплитуда акустического сигнала характеризует громкость звука, а частота – тон.

Акустическая волна является непрерывной (аналоговый сигнал), поэтому для обработки на компьютере ее необходимо преобразовать в цифровую форму.

Дискретизация (оцифровка) – преобразование аналогового (непрерывного) сигнала в цифровой код. 

Частота дискретизации – количество отсчётов (отдельных значений сигнала), запоминаемых за 1 секунду. Измеряется в Герцах. 

• 1 Гц = 1 отсчёт/сек, 1 кГц = 1000 Гц (не 1024!) 

Разрешение (глубина кодирования) – количество бит, необходимых для хранения одного отсчёта.

Чтобы решить задание 7, тебе понадобится формула:

Объём памяти, необходимый для хранения звукового файла, вычисляется по формуле: I = d · t · i · k, где: 

• I – объём памяти в битах; 
• d – частота дискретизации в Герцах; 
• t – время записи в секундах; 
• i – глубина кодирования в битах на отсчёт; 
• k – количество каналов (моно – 1, стерео – 2, квадро – 4).

Мы изучили всю теорию для решения этой задачи. Давай закрепим материал: 

• Глубина цвета составляет 11 бит/пиксель, какое максимальное количество цветов может использоваться в изображении? 

Ответ: 2048

• Необходимо закодировать 666 различных цветов, сколько бит на пиксель для этого потребуется? 

Ответ: 10

• Изображение занимало 100 Кбайт. Затем то же изображение было записано повторно с разрешением в 3 раза больше и глубиной кодирования в 2 раза меньше. Сколько теперь занимает изображение? 

Ответ: 450 Кб