Вопрос 19. Дигитализация неподвижных изображений. Основные категории пикселей. Процесс и форматы кодировки.

Изображение – это достаточно сложный объект, в котором количество элементов разрешения колеблется в зависимости от целей, для которых данное изображение предназначено. Принцип тот же, что и при фотографии, где качество отпечатков зависит от количества «зерен» на негативе. Чем меньше «зерна», тем лучше качество изображения, но тем больше требуется времени выдержки при съемке.

Для компьютера данный процесс в определенной мере похож, т. е. критерии качества изображения тесно связаны с характеристиками его разрешения и последующего воссоздания. Изображение сначала возникает как серия писклей, т. е. элементарных точек, существующих на экране. Пиксель определяют как наименьшую видимую частицу, управляемую непосредственно цифровым сигналом.

Следует отличать три категории пикселей:

а) те, которые создаются сканером в момент оцифровки информации, считанной с документа – это приобретаемые пиксели;

б) те, которые существуют и могут использоваться на экране терминала – это пиксели экрана;

в) те, которые возникают при считывании инф-ции с носителя – это пиксели воспроизводимые.

Цифровое изображение высокой четкости позволяет иметь различные уровни отображения объекта в зависимости от количества пикселей воспроизведения, выбираемого перед распечаткой рисунка, фотографии и т. д. Кроме того, точное оцифрованное изображение может увеличиваться на экране при желании пользователя. Поэтому количество приобретенных пикселей должно быть значительно выше того количества, которое высвечивается на экране.

Процесс кодировки неподвижного изображения

Этап первый. Для начала определяется качество изображения, т. е. его разрешение. Чем выше разрешение изображения, тем на большее количество пикселей оно раскладывается. В момент сканирования сканер осуществляет оцифровку и определяет количество приобретаемых пикселей. Чем это количество больше, тем выше уровень разрешения. Классический печатный формат А4 (21х29,7) содержит около 97 квадратных дюймов.

Этап второй. Если мы используем фотографию профессионального качества или цветное изображение, то байты позволят получить только 256 категорий оттенков, что, как правило, недостаточно. Профессионалы считают, что наилучший уровень репродукции со всеми оттенками и нюансами получается тогда, когда цвет занимает порядка 24 бит на каждом пикселе. Это дает возможность получить более чем 16 млн различных оттенков цвета. Оцифровка неподвижного изображения включает два технологических этапа: сначала – сканирование, затем – кодировка. Сейчас не существует единого стандарта кодировки изображений. Наиболее часто встречаются следующие форматы:

1. Формат TIFF – формат достаточно популярный. Используется для кодировки изображений, прошедших сканер.

2. Формат PICT – основной формат, используемый для Macintosh.

3. Формат BMP –разработан Microsoft для интерфейса, связанного с использованием Windows.

Вопрос 20. Дигитализация подвижных изображений. Основные понятия, характеристики качества.

Кинофильм или телевизионная программа – это непрерывная смена неподвижных изображений, ритм которой зависит от техники и нормы вещания.

Как известно, классический телевизионный экран – это дно стеклянной ампулы (кинескоп), покрытое точками трех базовых цветов (красного, зеленого и синего), которые, в свою очередь, сгруппированы в триады (три разноцветные точки рядом). В горловине кинескопа находятся электронные пушки, которые бомбардируют потоками электронов соответствующие цветовые точки на экране.

Воспроизведение изображения на экране не является одномоментным.

Инф-ция, согласно которой организуется управление электронными пушками, имеет три основных направления: она определяет интенсивность свечения или яркость, определяет цвет точек, а также обеспечивает процесс синхронизации развертки на экране.

Наиболее известны сегодня три основных телевизионных стандарта. SECAM используется во Франции, странах СНГ и Восточной Европы. NTSС – обслуживает Северную Америку, Океанию, Японию. PAL – остальные европейские страны, Китай, Индию и т. д. Сегодня появляются и иные телевизионные стандарты, но они не получили еще широкого признания. Наибольшие усилия прикладываются к разработке стандарта цифрового телевидения высокой четкости – TVHD.

Оцифровка двигающихся изображений. Для начала определяются характеристики каждой точки на горизонтальной телевизионной строке, что составляют полное изображение кадра. Количество пикселей в каждой строке определяется числом вертикальных линий экрана. Соответственно – в классических стандартах каждая линия содержит 720 пикселей.

На втором этапе описывается количество пикселей. На каждую точку требуется от 8 до 12 бит. Процесс оцифровки телевизионного сигнала требует высокой скорости передачи информации.

В зависимости от типа будущего использования видеосигнал оцифровывается различными способами. UIT-R разработал рекомендации производства и записи телевизионных изображений. Схематически, она высказывается за оцифровку «в шахматном порядке». В результате каждая горизонтальная линия делится на 1400 фрагментов. Половина пикселей используется для характеристики сигнала яркости и синхронизации, остальные поровну распределяются между двумя сигналами цвета. Поэтому можно встретить описание этой техники оцифровки в виде цифр «4-2-2».

Существуют рекомендации, которые описывают нетелевизионные двигающиеся изображения, используемые, например, в видеоконференциях или в видеофонах. Есть два основных формата: CIF и QCIF.

Текстовая информация легка в обработке. Все фразы можно тут же исправить, слова вставить или выбросить, текст перевести в другой формат, шрифт и т. д. И все это практически мгновенно.

Как правило, аудиовизуальные файлы требуют большего времени на преобразования. Многие спецэффекты и прочие серьезные преобразования видеосигнала компьютер просчитывает десятки минут. Однако уже сегодня есть компьютеры, которые могут эффективно и быстро работать с видео.

Оцифровка аналоговых сигналов ставит проблему записи, хранения и обработки огромного количества цифровой инф-ции.

Для того чтобы мультимедийная информация была доступна для персональных ЭВМ, необходимо увеличивать возможности микропроцессоров. Но есть и второй путь – уменьшение размеров файлов, или сжатие (компрессия) сигналов. Современная информатика эффективно пользуется обеими возможностями.