Transcript Digitalizácia obrázka
Slide 1
Daniel Polčin
Slide 2
Údaj je každá správa (alebo jej časť) bez
ohľadu na to, či má pre nás nejaký
informačný obsah alebo nie - inými
slovami - či nám daná správa povie niečo
nové, alebo nie.
Údajmi môžu byť písmená, čísla, slová,
znaky, prípadne ich kombinácie. Všetky
údaje nesú určitý informačný obsah informáciu. Ak nám daný údaj nepovie nič
nového, hovoríme, že jeho informačný
obsah je nulový.
Slide 3
Informácia je údaj s informačným obsahom.
Znižuje mieru nejasnosti, neznalosti,
zvyšuje mieru poznania.
Informácia zahrňuje v sebe správu spolu
s jej významom pre príjemcu.
Informácia môže byť: textová, obrazová,
zvuková.
Slide 4
Šifrovanie:
slúži na utajenie obsahu komunikácie (napr. osobných
údajov, čísla účtu v banke, ...)- pri prenose cez internet:
protokoly https://
ftps://
opak: dešifrovanie
Kódovanie:
slúži na prenos informácie (nie vždy ide o utajenie)
pomocou technických zariadení (binárny kód na PC,
Morseovka, ...).
Ide o vopred dohodnutú a všeobecne známu množinu
pravidiel, ktorá dovoľuje informácie vyjadriť tak, aby sa
dali uchovávať alebo šíriť.
Slide 5
Pod digitalizáciou rozumieme kódovanie
údajov a informácií do číselnej podoby.
Slide 6
Najčastejším problémom, pre ktorý sa
neustále hľadajú nové riešenia, je nájdenie
nových úspornejších spôsobov kódovania
pre čísla, znaky, text, zvuk, grafiku a
video.
Slide 7
Digitalizácia textu
Podľa ASCII tabuľky (Americký štandardný kód pre
výmenu informácií) ide o kódovací systém znakov
abecedy, číslic, iných znakov a riadiacich kódov.
Napr.:
desiatková ČS
dvojková ČS
A
65
1000001
H
72
1001000
Pozn.: na prevod použite kalkulačku.
Slide 8
ASCII tabuľka predstavuje spôsob, ako
jednoznačne priradiť určitému znaku práve
jednu kombináciu núl a jednotiek, ktorá tento
znak v počítači bude reprezentovať (ASCII-1,
ASCII-2).
Tento štandard hovorí, že na zakódovanie
každého znaku sa použije 8 bitov. Čo umožňuje
definovať kód pre 256 znakov. Pričom prvá
polovica znakov bude pre všetky krajiny rovnaká
a zvyšných 128 znakov sa pre každú krajinu
stanovil podľa ich potrieb.
Slide 9
Tento spôsob vniesol do kódovania znakov
neuveriteľný chaos. Preto sa vymyslel nový
spôsob kódovania UNICODE.
Toto kódovanie používa 16 bitov na zakódovanie
jedného znaku, čo umožňuje zakódovať 65536
možných znakov. Tento počet znakov umožňuje
zakódovať znaky všetkých abecied pomocou
jednej medzinárodnej tabuľky. Tento spôsob
kódovania používa i kancelársky balík MS
Office. Toto kódovanie zabezpečuje, že ten istý
znak má rovnaký kód v každej krajine i na
každom type počítača.
Slide 10
Nevýhodou tohto kódovania je, že znaky, ktoré
sme predtým vedeli zakódovať iba ôsmymi bitmi,
v kódovaní Unicode sú kódované 16 bitmi, a
teda zaberajú viac pamäte ako kód ASCII.
Ďalším problémom bola nekompatibilita so
staršími systémami, ktoré používali kódovanie
ASCII. Tento problém čiastočne rieši kódovanie
UTF s premenlivou bitovou dĺžkou. Toto
kódovanie kóduje prvých 128 znakov zhodne
s ASCII tabuľkou. Líšiť sa začína až ďalšími
znakmi, ktoré sa kódujú viac ako 8 bitmi.
Toto kódovanie je výhodné pre americky hovoriace
krajiny a krajiny, v ktorých väčšinu znakov textu
tvorí prvých 128 znakov tabuľky ASCII.
Slide 11
Digitalizácia obrázka
(prevedenie obrázka
do binárneho tvaru)
Slide 12
Pod pojmom grafický formát alebo
grafická informácia v počítačovej
terminológii rozumieme spôsob a metódu
zaznamenania vizuálneho obrazu - grafiky,
kresby, fotografie a pod.
v digitálnom (binárnom) tvare, teda v tvare
ktorý sa dá ďalej spracovávať a uchovávať
pomocou výpočtovej techniky.
Slide 13
Vo všeobecnosti sa pre zápis grafickej
informácie používajú dve metódy:
Rastrová grafika
Vektorová grafika
Slide 14
Rastrová grafika
• na obrázok sa hľadí ako na sieť štvorčekov –
raster
• 1 štvorček = 1 bod obrázka
• vzniká tak „mapa bodov“ (bitová mapa)
Potrebné údaje:
• zadáme rozmery obrázka v počte bodov
• zadáme farbu každého bodu
Slide 15
• pomocou 1 bitu vieme zapísať 21 rôznych hodnôt (0, 1)
– symbolizuje napr. čiernu a bielu farbu
• pomocou 2 bitov vieme zapísať 22 rôznych hodnôt
(kombinácii 0 a 1)– napr. symbolizujú 4 rôzne farby
• pomocou 3 bitov vieme zapísať 23 rôznych hodnôt napr. symbolizujú 8 rôznych farieb
.
.
• pomocou 8 bitov vieme zapísať 28 rôznych hodnôt napr. symbolizujú 256 rôznych farieb
.
.
• pomocou n bitov vieme zapísať 2n rôznych hodnôt –
napr. symbolizujú n rôznych farieb
Slide 16
Z uvedeného vyplýva:
ČB obrázok: každý bod sa zapamätá v 1 bite
4 farebný obrázok: každý bod sa zapamätá v 2
bitoch
256 farebný obrázok: každý bod sa zapamätá
v 8 bitoch
Slide 17
Farby - bitová hĺbka:
Bitová hĺbka je počet bitov
vyjadrujúcich popis jedného
bodu na obrazovke. Vyjadruje
ho exponent nad dvojkou.
bitová hĺbka
matematické
vyjadrenie
počet farieb
8
28
256
10
210
1 024
12
212
4 096
14
214
16 384
15
215
32768
16
216
65 536
24
224
16 777 216
32
232
4 294 967 296
Slide 18
Farebné palety:
HIGH COLOUR: 65 536 farieb = 216
...každý bod v 16 bitoch = 2 B
TRUE COLOUR: 16 000 000 farieb = 224
...každý bod v 24 bitoch = 3 B
Slide 19
Výhodou tejto metódy je možnosť relatívne
presného opisu aj veľmi nesúrodého a zložitého
objektu, nevýhodou je výsledná veľkosť súboru.
Čím je vyššia presnosť zachytenia vernosti
originálu, tým je potrebné väčšie rozlíšenie a tým
je aj väčší výsledný súbor.
Pre reprodukciu rastrovej grafiky musí byť vstupné
rozlíšenie obrázku ekvivalentné výstupnému
rozlíšeniu reprodukčného zariadenia (napr.
tlačiarne), inak dochádza ku strate kvality
výstupu. Príkladom sú formáty GIF, JPEG, PNG,
BMP.
Slide 20
Vektorová grafika
Na obrázok sa pozerá ako na objekt, ktorý sa dá nakresliť
pomocou matematických vzorcov a funkcií.
Obrázok = postupnosť inštrukcií, návod, ako sa má
nakresliť.
Tieto objekty majú svoje vlastnosti napr. - polohu na
obrázku, veľkosť, farbu, priehľadnosť povrchu a pod..
Tieto vlastnosti sú vstupnými parametrami (vektormi)
matematických vzorcov a funkcií, pomocou ktorých sa
objekty opíšu (vykreslia). Vstupné rozlíšenie je dané len
zložitosťou a detailnosťou matematického opisu,
výstupné rozlíšenie nie je tak závislé na vstupnom
rozlíšení, ako je tomu u rastrovej grafiky.
Slide 21
Pre jednoduché objekty - kružnica, štvorec, trojuholník,
krivka alebo pre zloženiny týchto objektov a pod. je
možný jednoznačný a stopercentný zápis pomocou
matematických rovníc.
V takomto prípade je možné z vektorovej grafiky vytvoriť
ľubovoľnú zväčšeninu bez straty kvality výstupu.
Súbory vektorovej grafiky zaberajú málo miesta na disku.
Obrázok vytvorený vo vektorovej grafike sa dá exportovať
do rastrovej grafiky, pričom je možné zadať akékoľvek
rozlíšenie, aké bude mať rastrový obrázok.
Slide 22
Tvorba obrázkov
pomocou grafických editorov
Slide 23
1. Bitmapový editor: napr. Skicár (Maľovanie)
2. Vektorový editor: CorelDraw, Word
Slide 24
Kompresia dát
• Stratové sú algoritmy zabezpečujúce
kompresiu (zníženie objemu dát) multimédia
(zvuk, obraz, video) za cenu jeho kvality. Na
kompresiu bez zníženia kvality multimédia sa
používajú bezstratové kompresné algoritmy.
• Stratová kompresia je metóda, ktorou po
skomprimovaní dát a ich dekomprimovaní
získame výsledok odlišný od originálu. Tento
výsledok bude však tak blízko originálu, že sa
dajú ešte na nejaký účel použiť
Slide 25
JPEG (vyslovovať džeipeg) je štandardná metóda stratovej
kompresie používanej pre ukladanie počítačových
obrázkov vo fotorealistickej kvalite.
Formát súboru, ktorý tuto kompresiu používa, sa tiež
bežne nazýva JPEG. Najrozšírenejšími príponami tohto
formátu sú .jpg, .jpeg, .jfif, .jpe.
Niektoré obrázkové formáty, napríklad PNG alebo GIF,
používajú iba bezstratovú kompresiu.
Slide 26
Digitalizácia zvuku
Analógová zvuková vlna:
256
0
Slide 27
zvuková karta:
• meria výšku vlny, napr. 0-256
• v pravidelných intervaloch „berie vzorky“, čím
prevádza vlny na čísla
fz : vzorkovacia frekvencia,
napr. fz = 8000 Hz ... 8000 vzoriek za 1 s
bežne: <8000,48000> Hz
Slide 28
Kvalita digitálneho
záznamu
vzorkovacia
frekvencia
rozlišenie,
kanály
Telefóna kvalita
11 025Hz
8 bit – mono
Rozhlasová kvalita
22 050Hz
8 bit – mono
CD kvalita
44 100Hz
16 bit –stereo
DVD kvalita
192 000Hz
24 bit -5.1 surround
sound
Slide 29
Proces digitalizácie zvukovej vlny pomocou zvukovej karty
sa nazýva samplovanie. Spojitý signál sa meria v
pravidelných intervaloch. Program, ktorý pracuje so
zvukom, si potom prečíta hodnoty namerané zvukovou
kartou a zaznamená ich v súbore typu WAV.
súbory WAV ..veľmi veľké súbory
súbory MIDI: zápis hudby z hudobných nástrojov.
Obsahujú návod=postupnosť
inštrukcií, ako sa má hudba zahrať
na PC (analógia s vektorovými
obrázkami)
Slide 30
súbory MP3: kompresujú, zhusťujú súbory WAV asi na
1/11 ... niektoré zložky hudby sa vynechávajú
(bežné ľudské ucho to nepostrehne)
Softvér pre spracovanie zvukov:
•
•
•
•
•
Nahrávanie zvuku (vo Windows)
WinDAC v1.43
CoolEdit
MP3Compressor
Audacity
Slide 31
Príklady
Daniel Polčin
Slide 2
Údaj je každá správa (alebo jej časť) bez
ohľadu na to, či má pre nás nejaký
informačný obsah alebo nie - inými
slovami - či nám daná správa povie niečo
nové, alebo nie.
Údajmi môžu byť písmená, čísla, slová,
znaky, prípadne ich kombinácie. Všetky
údaje nesú určitý informačný obsah informáciu. Ak nám daný údaj nepovie nič
nového, hovoríme, že jeho informačný
obsah je nulový.
Slide 3
Informácia je údaj s informačným obsahom.
Znižuje mieru nejasnosti, neznalosti,
zvyšuje mieru poznania.
Informácia zahrňuje v sebe správu spolu
s jej významom pre príjemcu.
Informácia môže byť: textová, obrazová,
zvuková.
Slide 4
Šifrovanie:
slúži na utajenie obsahu komunikácie (napr. osobných
údajov, čísla účtu v banke, ...)- pri prenose cez internet:
protokoly https://
ftps://
opak: dešifrovanie
Kódovanie:
slúži na prenos informácie (nie vždy ide o utajenie)
pomocou technických zariadení (binárny kód na PC,
Morseovka, ...).
Ide o vopred dohodnutú a všeobecne známu množinu
pravidiel, ktorá dovoľuje informácie vyjadriť tak, aby sa
dali uchovávať alebo šíriť.
Slide 5
Pod digitalizáciou rozumieme kódovanie
údajov a informácií do číselnej podoby.
Slide 6
Najčastejším problémom, pre ktorý sa
neustále hľadajú nové riešenia, je nájdenie
nových úspornejších spôsobov kódovania
pre čísla, znaky, text, zvuk, grafiku a
video.
Slide 7
Digitalizácia textu
Podľa ASCII tabuľky (Americký štandardný kód pre
výmenu informácií) ide o kódovací systém znakov
abecedy, číslic, iných znakov a riadiacich kódov.
Napr.:
desiatková ČS
dvojková ČS
A
65
1000001
H
72
1001000
Pozn.: na prevod použite kalkulačku.
Slide 8
ASCII tabuľka predstavuje spôsob, ako
jednoznačne priradiť určitému znaku práve
jednu kombináciu núl a jednotiek, ktorá tento
znak v počítači bude reprezentovať (ASCII-1,
ASCII-2).
Tento štandard hovorí, že na zakódovanie
každého znaku sa použije 8 bitov. Čo umožňuje
definovať kód pre 256 znakov. Pričom prvá
polovica znakov bude pre všetky krajiny rovnaká
a zvyšných 128 znakov sa pre každú krajinu
stanovil podľa ich potrieb.
Slide 9
Tento spôsob vniesol do kódovania znakov
neuveriteľný chaos. Preto sa vymyslel nový
spôsob kódovania UNICODE.
Toto kódovanie používa 16 bitov na zakódovanie
jedného znaku, čo umožňuje zakódovať 65536
možných znakov. Tento počet znakov umožňuje
zakódovať znaky všetkých abecied pomocou
jednej medzinárodnej tabuľky. Tento spôsob
kódovania používa i kancelársky balík MS
Office. Toto kódovanie zabezpečuje, že ten istý
znak má rovnaký kód v každej krajine i na
každom type počítača.
Slide 10
Nevýhodou tohto kódovania je, že znaky, ktoré
sme predtým vedeli zakódovať iba ôsmymi bitmi,
v kódovaní Unicode sú kódované 16 bitmi, a
teda zaberajú viac pamäte ako kód ASCII.
Ďalším problémom bola nekompatibilita so
staršími systémami, ktoré používali kódovanie
ASCII. Tento problém čiastočne rieši kódovanie
UTF s premenlivou bitovou dĺžkou. Toto
kódovanie kóduje prvých 128 znakov zhodne
s ASCII tabuľkou. Líšiť sa začína až ďalšími
znakmi, ktoré sa kódujú viac ako 8 bitmi.
Toto kódovanie je výhodné pre americky hovoriace
krajiny a krajiny, v ktorých väčšinu znakov textu
tvorí prvých 128 znakov tabuľky ASCII.
Slide 11
Digitalizácia obrázka
(prevedenie obrázka
do binárneho tvaru)
Slide 12
Pod pojmom grafický formát alebo
grafická informácia v počítačovej
terminológii rozumieme spôsob a metódu
zaznamenania vizuálneho obrazu - grafiky,
kresby, fotografie a pod.
v digitálnom (binárnom) tvare, teda v tvare
ktorý sa dá ďalej spracovávať a uchovávať
pomocou výpočtovej techniky.
Slide 13
Vo všeobecnosti sa pre zápis grafickej
informácie používajú dve metódy:
Rastrová grafika
Vektorová grafika
Slide 14
Rastrová grafika
• na obrázok sa hľadí ako na sieť štvorčekov –
raster
• 1 štvorček = 1 bod obrázka
• vzniká tak „mapa bodov“ (bitová mapa)
Potrebné údaje:
• zadáme rozmery obrázka v počte bodov
• zadáme farbu každého bodu
Slide 15
• pomocou 1 bitu vieme zapísať 21 rôznych hodnôt (0, 1)
– symbolizuje napr. čiernu a bielu farbu
• pomocou 2 bitov vieme zapísať 22 rôznych hodnôt
(kombinácii 0 a 1)– napr. symbolizujú 4 rôzne farby
• pomocou 3 bitov vieme zapísať 23 rôznych hodnôt napr. symbolizujú 8 rôznych farieb
.
.
• pomocou 8 bitov vieme zapísať 28 rôznych hodnôt napr. symbolizujú 256 rôznych farieb
.
.
• pomocou n bitov vieme zapísať 2n rôznych hodnôt –
napr. symbolizujú n rôznych farieb
Slide 16
Z uvedeného vyplýva:
ČB obrázok: každý bod sa zapamätá v 1 bite
4 farebný obrázok: každý bod sa zapamätá v 2
bitoch
256 farebný obrázok: každý bod sa zapamätá
v 8 bitoch
Slide 17
Farby - bitová hĺbka:
Bitová hĺbka je počet bitov
vyjadrujúcich popis jedného
bodu na obrazovke. Vyjadruje
ho exponent nad dvojkou.
bitová hĺbka
matematické
vyjadrenie
počet farieb
8
28
256
10
210
1 024
12
212
4 096
14
214
16 384
15
215
32768
16
216
65 536
24
224
16 777 216
32
232
4 294 967 296
Slide 18
Farebné palety:
HIGH COLOUR: 65 536 farieb = 216
...každý bod v 16 bitoch = 2 B
TRUE COLOUR: 16 000 000 farieb = 224
...každý bod v 24 bitoch = 3 B
Slide 19
Výhodou tejto metódy je možnosť relatívne
presného opisu aj veľmi nesúrodého a zložitého
objektu, nevýhodou je výsledná veľkosť súboru.
Čím je vyššia presnosť zachytenia vernosti
originálu, tým je potrebné väčšie rozlíšenie a tým
je aj väčší výsledný súbor.
Pre reprodukciu rastrovej grafiky musí byť vstupné
rozlíšenie obrázku ekvivalentné výstupnému
rozlíšeniu reprodukčného zariadenia (napr.
tlačiarne), inak dochádza ku strate kvality
výstupu. Príkladom sú formáty GIF, JPEG, PNG,
BMP.
Slide 20
Vektorová grafika
Na obrázok sa pozerá ako na objekt, ktorý sa dá nakresliť
pomocou matematických vzorcov a funkcií.
Obrázok = postupnosť inštrukcií, návod, ako sa má
nakresliť.
Tieto objekty majú svoje vlastnosti napr. - polohu na
obrázku, veľkosť, farbu, priehľadnosť povrchu a pod..
Tieto vlastnosti sú vstupnými parametrami (vektormi)
matematických vzorcov a funkcií, pomocou ktorých sa
objekty opíšu (vykreslia). Vstupné rozlíšenie je dané len
zložitosťou a detailnosťou matematického opisu,
výstupné rozlíšenie nie je tak závislé na vstupnom
rozlíšení, ako je tomu u rastrovej grafiky.
Slide 21
Pre jednoduché objekty - kružnica, štvorec, trojuholník,
krivka alebo pre zloženiny týchto objektov a pod. je
možný jednoznačný a stopercentný zápis pomocou
matematických rovníc.
V takomto prípade je možné z vektorovej grafiky vytvoriť
ľubovoľnú zväčšeninu bez straty kvality výstupu.
Súbory vektorovej grafiky zaberajú málo miesta na disku.
Obrázok vytvorený vo vektorovej grafike sa dá exportovať
do rastrovej grafiky, pričom je možné zadať akékoľvek
rozlíšenie, aké bude mať rastrový obrázok.
Slide 22
Tvorba obrázkov
pomocou grafických editorov
Slide 23
1. Bitmapový editor: napr. Skicár (Maľovanie)
2. Vektorový editor: CorelDraw, Word
Slide 24
Kompresia dát
• Stratové sú algoritmy zabezpečujúce
kompresiu (zníženie objemu dát) multimédia
(zvuk, obraz, video) za cenu jeho kvality. Na
kompresiu bez zníženia kvality multimédia sa
používajú bezstratové kompresné algoritmy.
• Stratová kompresia je metóda, ktorou po
skomprimovaní dát a ich dekomprimovaní
získame výsledok odlišný od originálu. Tento
výsledok bude však tak blízko originálu, že sa
dajú ešte na nejaký účel použiť
Slide 25
JPEG (vyslovovať džeipeg) je štandardná metóda stratovej
kompresie používanej pre ukladanie počítačových
obrázkov vo fotorealistickej kvalite.
Formát súboru, ktorý tuto kompresiu používa, sa tiež
bežne nazýva JPEG. Najrozšírenejšími príponami tohto
formátu sú .jpg, .jpeg, .jfif, .jpe.
Niektoré obrázkové formáty, napríklad PNG alebo GIF,
používajú iba bezstratovú kompresiu.
Slide 26
Digitalizácia zvuku
Analógová zvuková vlna:
256
0
Slide 27
zvuková karta:
• meria výšku vlny, napr. 0-256
• v pravidelných intervaloch „berie vzorky“, čím
prevádza vlny na čísla
fz : vzorkovacia frekvencia,
napr. fz = 8000 Hz ... 8000 vzoriek za 1 s
bežne: <8000,48000> Hz
Slide 28
Kvalita digitálneho
záznamu
vzorkovacia
frekvencia
rozlišenie,
kanály
Telefóna kvalita
11 025Hz
8 bit – mono
Rozhlasová kvalita
22 050Hz
8 bit – mono
CD kvalita
44 100Hz
16 bit –stereo
DVD kvalita
192 000Hz
24 bit -5.1 surround
sound
Slide 29
Proces digitalizácie zvukovej vlny pomocou zvukovej karty
sa nazýva samplovanie. Spojitý signál sa meria v
pravidelných intervaloch. Program, ktorý pracuje so
zvukom, si potom prečíta hodnoty namerané zvukovou
kartou a zaznamená ich v súbore typu WAV.
súbory WAV ..veľmi veľké súbory
súbory MIDI: zápis hudby z hudobných nástrojov.
Obsahujú návod=postupnosť
inštrukcií, ako sa má hudba zahrať
na PC (analógia s vektorovými
obrázkami)
Slide 30
súbory MP3: kompresujú, zhusťujú súbory WAV asi na
1/11 ... niektoré zložky hudby sa vynechávajú
(bežné ľudské ucho to nepostrehne)
Softvér pre spracovanie zvukov:
•
•
•
•
•
Nahrávanie zvuku (vo Windows)
WinDAC v1.43
CoolEdit
MP3Compressor
Audacity
Slide 31
Príklady