Цветовые модели.

Если говорить о кодировании цветных графических изображений, то нужно рассмотреть принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. Применяют несколько систем кодирования: HSB, RGB и CMYK. Первая цветовая модель проста и интуитивно понятна, т. е. удобна для человека, вторая наиболее удобна для компьютера, а последняя модель CMYK-для типографий. Использование этих цветовых моделей связано с тем, что световой поток может формироваться излучениями, представляющими собой комбинацию " чистых" спектральных цветов: красного, зеленого, синего или их производных. Различают аддитивное цветовоспроизведение (характерно для излучающих объектов) и субтрактивное цветовоспроизведение (характерно для отражающих объектов). В качестве примера объекта первого типа можно привести монитор, второго типа - полиграфический отпечаток.

RGB

Рассмотрим цветовую модель, связанную с представлением пикселя составляющими красного, зеленого и синего цветов. Она называется RGB (Red Green Blue) моделью. Модель RGB используется в телевизорах, мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах и т.д.

Принцип метода RGB заключается в следующем: известно, что любой цвет можно представить в виде комбинации трех цветов: красного (Red, R), зеленого (Green, G), синего (Blue, B). Другие цвета и их оттенки получаются за счет наличия или отсутствия этих составляющих. При наложении одного компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается. Если совместить все три компоненты, то получим ахроматический серый цвет, при увеличении яркости которого происходит приближение к белому цвету. При 256 градациях тона (каждая точка кодируется 3 байтами) минимальные значения RGB (0,0,0) соответствуют черному цвету, а белому - максимальные с координатами (255, 255, 255). Чем больше значение байта цветовой составляющей, тем этот цвет ярче. Например, темно-синий кодируется (0, 0, 128), а ярко-синий (0, 0, 255).

CMYK

Цветовая модель CMYK, в отличие от RGB, описывает поглощаемые цвета. Цвета, которые используют белый свет, вычитая из него определённые участки спектра, называются субтрактивными (вычитательными). Именно такие цвета и используются в модели CMYK. Они получаются путём вычитания из белого аддитивных цветов модели RGB. Основными цветами в CMYK являются голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и жёлтый (Yellow). Голубой цвет получается путём вычитания из белого цвета - красного, пурпурный - зелёного, жёлтый - синего.

Цветовая модель CMYK является основной в полиграфии. В цветных принтерах также применяется данная модель. Получается, что для того, чтобы распечатать чёрный цвет, необходимо большое количество краски. Кроме того смешение всех цветов модели CMYK на самом деле даёт не чёрный, а грязно-коричневый цвет. Поэтому, для усовершенствования модели CMYK, в неё был введён один дополнительный цвет - чёрный. Он является ключевым цветом при печати, поэтому последняя буква в названии модели - K (Key), а не B.

Звуковая информация

Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну с непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой.

Человек воспринимает звуковые волны (колебания воздуха) с помощью слуха в форме звука различных громкости и тона. Чем больше интенсивность звуковой волны, тем громче звук, чем больше частота волны, тем выше тон звука

Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний в секунду (низкий звук) до 20 000 колебаний в секунду (высокий звук).

Человек может воспринимать звук в огромном диапазоне интенсивностей, в котором максимальная интенсивность больше минимальной в 10¹⁴ раз (в сто тысяч миллиардов раз). Для измерения громкости звука применяется специальная единица "децибел". Уменьшение или увеличение громкости звука на 10 децибел соответствует уменьшению или увеличению интенсивности звука в 10 раз.

Громкость звука

Звук	Громкость в децибелах
Нижний предел чувствительности человеческого уха
Шорох листьев
Разговор
Гудок автомобиля
Реактивный двигатель
Болевой порог

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука.

Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени A(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность «ступенек».

Закодированный звук воспроизводится путем обратного преобразования. Получившийся при кодировании сигнал имеет ступенчатый характер, поэтому его затем сглаживают. Сглаженный сигнал преобразуется затем в звук при помощи усилителя и динамика.

Качество полученного цифрового звука зависит от двух характеристик:

1) Глубина кодирования звука — это количество бит, используемое для кодирования различных уровней сигнала. Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука, и тогда общее количество различных уровней будет: N = 2¹⁶ = 65536.

2) Частота дискретизации — это количество измерений уровня звукового сигнала в единицу времени. Эта характеристика показывает качество звучания и точность процедуры двоичного кодирования. Измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц, 1000 измерений за одну секунду — 1 килогерц (кГц). Частота дискретизации звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизированного звукового сигнала соответс­твует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц — качеству звуча­ния аудио-CD. Высокое качество звучания достигается при частоте дискретизации от 48 кГц и глубине кодирования звука, равной 16 бит.

Качество звука	Глубина кодирования, бит	Частота дискретизации, кГц
Радиотрансляция		До 8 кГц
Среднее качество	8-16	8-48
Звучание CD-диска	16 и более	Более 48

Для того, чтобы найти объем звуковой информации, необходимо вос­пользоваться следующей формулой:

V = М*I*t, где М — частота дискретизации (в Гц), I — глубина кодирования (в битах), t — время звучания (в секундах).

Пример: Звук воспроизводится в течение 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и глубине звука 8 бит. Определить его размер (в мегабайтах).

Решение:

М = 22,05*1000 = 220500 Гц; 8 бит/8=1 байт; Т = 10 секунд;

V = 220500*10*1 = 220500 байт = 215,3 Кб = 0,21 Мб. Ответ: 220500 байт = 215,3 Кб = 0,21 Мб.

Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его. Оцифрованный звук представляется в звуковых редакторах в наглядной форме, поэтому операции копирования, перемещения и удаления частей звуковой дорожки можно легко осуществлять с помощью мыши. Кроме того, можно накладывать звуковые дорожки друг на друга (микшировать звуки) и применять различные акустические эффекты (эхо, воспроизведение в обратном направлении и др.).

Звуковые редакторы позволяют изменять качество цифрового звука и объем звукового файла путем изменения частоты дискретизации и глубины кодирования. Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAV или в формате со сжатием МР3.

При сохранении звука в форматах со сжатием отбрасываются "избыточные" для человеческого восприятия звуковые частоты с малой интенсивностью, совпадающие по времени со звуковыми частотами с большой интенсивностью. Применение такого формата позволяет сжимать звуковые файлы в десятки раз, однако приводит к необратимой потере информации (файлы не могут быть восстановлены в первоначальном виде).

---

Дата добавления: 2015-11-03