Kodowanie informacji.
System binarny można łatwo wykorzystać go do zapisu informacji. Dwa znaki używane w tym systemie można zapisać przy użyciu różnych technik:
naładowanie tzw. elementu pojemnościowego (np. kondensatora) oznacza 1, nienaładowanie - 0 (→ pamięć RAM);
odpowiednie ustawienie domen magnetycznych oznacza 1 lub 0 (→ dyski magnetyczne);
odbijanie bądź rozpraszanie promienia laserowego w polu nośnika optycznego (→ dyski optyczne).
Zapis informacji przy użyciu systemu binarnego (którąkolwiek metodą) nazywa się zapisem cyfrowym (w odróżnieniu od analogowego). Przypadkowe przejście z jednego stanu w drugi jest bardzo mało prawdopodobne. W ten sposób można zapisać informację dwustanową. Pojedynczy element informacji zapisywany przy użyciu 1 lub 0 nazywamy bitem. Jest to najmniejsza porcja (i zarazem jednostka miary) informacji.
Podstawową jednostką zapisu informacji w komputerach jest bajt, zespół 8 bitów, czyli ciąg 8 znaków 1 lub 0. Jest to najmniejsza jednostka informacji adresowana przez procesor. Jeden bajt jest w stanie zakodować
różnych komunikatów. Na tej podstawie można kodować wszelkie informacje przetwarzane przez komputery: teksty, liczby, obrazy, dźwięki, sekwencje wideo, czy też informacje sterujące pracą komputera (czyli programy).
Jednostki pomiaru informacji (pojemności informacyjnej):
1 bajt = 1 B = 8 bitów,
1 kB =
B,
1 MB =
kB =
B,
1 GB =
MB =
B,
1 TB =
GB =
B.
Współczesne komputery jako podstawowy format danych wykorzystują tzw. słowo maszynowe, zazwyczaj długości 32 bitów lub 64 bitów. Powoduje to, że do zapisu danych wykorzystuje się pełne słowa maszynowe pomimo, że do zapisu tych informacji wystarczyłoby mniej miejsca.
dane logiczne
dane alfanumeryczne
Dane alfanumeryczne - tekstowe mają postać znaków pisarskich - liter, cyfr, znaków przestankowych i innych symboli . W komputerze są one reprezentowane przez liczby, określające pozycję danego symbolu w tablicy kodowej.
Standardy kodowania znaków pisarskich:
kod ASCII
kod UNICODE
kod EBCDIC
Kod ASCII (American Standard Code for Information Interchange) został opracowany w 1963. Zawiera on znaki widoczne (cyfry, znaki interpunkcyjne, podstawowe symbole matematyczne oraz małe i wielkie litery alfabetu łacińskiego) oraz znaki niewidoczne (kody formatujące, kody sterujące wymianą informacji i urządzeniami) mieszczące się na 128 pozycjach kodowych (znaki niewidoczne: 0 - 31, znaki widoczne 32 - 127). Do reprezentacji tej ilości kodów potrzeba 7 bitów, ósmy bit służył kontroli poprawności zapisu (tzw. bit parzystości). W momencie gdy kontrolę poprawności zapisu zaczęto realizować innymi metodami (→ kody z korekcją błędów) rozbudowano tablicę kodów do 256 znaków - powstał rozszerzony kod ASCII.
W kodzie tym pierwsze 128 pozycji jest identyczne, jak w kodzie ASCII, a następne 128 pozycji zawiera znaki dodatkowe, np. litery akcentowane, rozszerzony zestaw symboli matematycznych, litery alfabetów narodowych. Istnieje wiele kodów tej rodziny, używanych w różnych częściach świata. W Polsce najpowszechniej używa się kodów ISO8859-2 oraz Microsoft CP1250.
Unicode jest uniwersalnym kodem znakowym, umożliwiającym reprezentację wszystkich znaków pisarskich zapisu fonetycznego używanych na całym świecie (np. znaki polskie, greckie, znaki hebrajskie, arabskie, chińskie, cyrylica), symbole muzyczne, techniczne i inne często spotykane. W odróżnieniu od kodu ASCII kody te jednoznacznie identyfikują symbol. Nie ma takiej sytuacji, że dany kod może oznaczać różne symbole w zależności od standardu. Wynika z tego możliwość swobodnego mieszania znaków różnych krajów bez obawy o niejednoznaczność. Unicode do reprezentacji znaku wykorzystuje zasadniczo 16 bitów, ale stosuje się też kody 32 bitowe.
Kody rodziny EBCDIC są używane w systemach firmy IBM. Bazują one na binarnym kodowaniu liczb dziesiętnych reprezentujących pozycje kodowe znaków.
Operatory matematyczne
Znak |
0x0 |
0x1 |
0x2 |
0x3 |
0x4 |
0x5 |
0x6 |
0x7 |
0x8 |
0x9 |
0xA |
0xB |
0xC |
0xD |
0xE |
0xF |
0x2200 |
∀ |
∁ |
∂ |
∃ |
∄ |
∅ |
∆ |
∇ |
∈ |
∉ |
∊ |
∋ |
∌ |
∍ |
∎ |
∏ |
0x2210 |
∐ |
∑ |
− |
∓ |
∔ |
/ |
∖ |
∗ |
∘ |
∙ |
√ |
∛ |
∜ |
∝ |
∞ |
∟ |
0x2220 |
∠ |
∡ |
∢ |
∣ |
∤ |
∥ |
∦ |
∧ |
∨ |
∩ |
∪ |
∫ |
∬ |
∭ |
∮ |
∯ |
0x2230 |
∰ |
∱ |
∲ |
∳ |
∴ |
∵ |
∶ |
∷ |
∸ |
∹ |
∺ |
∻ |
∼ |
∽ |
∾ |
∿ |
0x2240 |
≀ |
≁ |
≂ |
≃ |
≄ |
≅ |
≆ |
≇ |
≈ |
≉ |
≊ |
≋ |
≌ |
≍ |
≎ |
≏ |
0x2250 |
≐ |
≑ |
≒ |
≓ |
≔ |
≕ |
≖ |
≗ |
≘ |
≙ |
≚ |
≛ |
≜ |
≝ |
≞ |
≟ |
0x2260 |
≠ |
≡ |
≢ |
≣ |
≤ |
≥ |
≦ |
≧ |
≨ |
≩ |
≪ |
≫ |
≬ |
≭ |
≮ |
≯ |
0x2270 |
≰ |
≱ |
≲ |
≳ |
≴ |
≵ |
≶ |
≷ |
≸ |
≹ |
≺ |
≻ |
≼ |
≽ |
≾ |
≿ |
0x2280 |
⊀ |
⊁ |
⊂ |
⊃ |
⊄ |
⊅ |
⊆ |
⊇ |
⊈ |
⊉ |
⊊ |
⊋ |
⊌ |
⊍ |
⊎ |
⊏ |
0x2290 |
⊐ |
⊑ |
⊒ |
⊓ |
⊔ |
⊕ |
⊖ |
⊗ |
⊘ |
⊙ |
⊚ |
⊛ |
⊜ |
⊝ |
⊞ |
⊟ |
0x22A0 |
⊠ |
⊡ |
⊢ |
⊣ |
⊤ |
⊥ |
⊦ |
⊧ |
⊨ |
⊩ |
⊪ |
⊫ |
⊬ |
⊭ |
⊮ |
⊯ |
0x22B0 |
⊰ |
⊱ |
⊲ |
⊳ |
⊴ |
⊵ |
⊶ |
⊷ |
⊸ |
⊹ |
⊺ |
⊻ |
⊼ |
⊽ |
⊾ |
⊿ |
0x22C0 |
⋀ |
⋁ |
⋂ |
⋃ |
⋄ |
⋅ |
⋆ |
⋇ |
⋈ |
⋉ |
⋊ |
⋋ |
⋌ |
⋍ |
⋎ |
⋏ |
0x22D0 |
⋐ |
⋑ |
⋒ |
⋓ |
⋔ |
⋕ |
⋖ |
⋗ |
⋘ |
⋙ |
⋚ |
⋛ |
⋜ |
⋝ |
⋞ |
⋟ |
0x22E0 |
⋠ |
⋡ |
⋢ |
⋣ |
⋤ |
⋥ |
⋦ |
⋧ |
⋨ |
⋩ |
⋪ |
⋫ |
⋬ |
⋭ |
⋮ |
⋯ |
0x22F0 |
⋰ |
⋱ |
⋲ |
⋳ |
⋴ |
⋵ |
⋶ |
⋷ |
⋸ |
⋹ |
⋺ |
⋻ |
⋼ |
⋽ |
⋾ |
⋿ |
Znaki ormiańskie
Znak |
0x0 |
0x1 |
0x2 |
0x3 |
0x4 |
0x5 |
0x6 |
0x7 |
0x8 |
0x9 |
0xA |
0xB |
0xC |
0xD |
0xE |
0xF |
0x530 |
|
Ա |
Բ |
Գ |
Դ |
Ե |
Զ |
Է |
Ը |
Թ |
Ժ |
Ի |
Լ |
Խ |
Ծ |
Կ |
0x540 |
Հ |
Ձ |
Ղ |
Ճ |
Մ |
Յ |
Ն |
Շ |
Ո |
Չ |
Պ |
Ջ |
Ռ |
Ս |
Վ |
Տ |
0x550 |
Ր |
Ց |
Ւ |
Փ |
Ք |
Օ |
Ֆ |
|
|
ՙ |
՚ |
՛ |
՜ |
՝ |
՞ |
՟ |
0x560 |
ՠ |
ա |
բ |
գ |
դ |
ե |
զ |
է |
ը |
թ |
ժ |
ի |
լ |
խ |
ծ |
կ |
0x570 |
հ |
ձ |
ղ |
ճ |
մ |
յ |
ն |
շ |
ո |
չ |
պ |
ջ |
ռ |
ս |
վ |
տ |
0x580 |
ր |
ց |
ւ |
փ |
ք |
օ |
ֆ |
և |
ֈ |
։ |
֊ |
|
|
֍ |
֎ |
֏ |
Kontrola poprawności kodu:
kodowanie z kontrolą parzystości,
kodowanie z korekcją błędów.
Przykład kodu z korekcją błędów.
Odległość Hamminga między dwoma ciągami bitów - liczba bitów, którymi różnią się te dwa ciągi.
Założenia:
alfabet składa się z 8 znaków (od A do H),
odległości Hamminga w tym przykładzie - co najmniej 3.
Symbol |
Kod |
Symbol |
Kod |
A |
000000 |
B |
001111 |
C |
010011 |
D |
011100 |
E |
100110 |
F |
101001 |
G |
110101 |
H |
111010 |
Przypuśćmy, że odczytano zniekształcony kod: 010100.
Załóżmy, że w czasie transmisji nastąpiło przekłamanie tylko jednego bitu.
Kod jakiego znaku uległ zniekształceniu?
Symbol |
Odl. H. między kodem odczytanym a porównywanym |
Symbol |
Odl. H. między kodem odczytanym a porównywanym |
A |
2 |
B |
4 |
C |
3 |
D |
1 |
E |
3 |
F |
5 |
G |
2 |
H |
4 |
Należy przyjąć, że zniekształceniu uległ kod litery D.
Przy założeniu, że odległość Hamminga pomiędzy dwoma dowolnymi kodami znaków alfabetu jest równa:
co najmniej 3 - technika ta pozwala wykryć do dwóch błędów i skorygować jeden błąd w kodzie,
co najmniej 5 - technika ta pozwala wykryć do czterech błędów i skorygować dwa błędy w kodzie.
liczby
Liczby całkowite kodowane są przy użyciu tzw. notacji stałopozycyjnej (położenie przecinka pozycyjnego jest ustalone, dla liczb całkowitych zawsze na prawo od pierwszej cyfry z prawej strony) przy użyciu z góry określonej liczby bitów (zazwyczaj: 8, 16, 32, 64).
Ograniczenia:
ilość liczb możliwych do zakodowania jest skończona!
nie wszystkie działania mogą być wykonalne → problem przepełnienia!
Podstawowe zasady kodowania:
pierwszy bit układu oznacza znak: 0 - liczba dodatnia, 1 - liczba ujemna,
liczby dodatnie są zapisywane w postaci
, gdzie
oznacza cyfrę binarną,
liczby ujemne są zapisywane przy użyciu jednego z systemów: znak-moduł, znak-moduł odwrotny, system uzupełnieniowy.
System znak-moduł.
Pierwszy bit układu oznacza znak, pozostałe bity reprezentują moduł liczby.
Przykład. Tabela liczb 4-bitowych zakodowanych tą metodą:
Kod |
Wartość |
Kod |
Wartość |
0000 |
0 |
1000 |
-0 |
0001 |
1 |
1001 |
-1 |
0010 |
2 |
1010 |
-2 |
0011 |
3 |
1011 |
-3 |
0100 |
4 |
1100 |
-4 |
0101 |
5 |
1101 |
-5 |
0110 |
6 |
1110 |
-6 |
0111 |
7 |
1111 |
-7 |
Problemy:
dwa różne kody liczby 0, tj.
oraz
→ trzeba uważać przy porównywaniu liczb,
brak ciągłości kodów przy przejściu z liczb ujemnych do dodatnich,
dość trudna realizacja dodawania liczb przeciwnych znaków → por. system znak-moduł odwrotny.
Przykłady.
oznacza
, ale
oznacza
.
System znak-moduł odwrotny.
Pierwszy bit układu oznacza znak. Jeśli pierwszy bit jest 1 (tzn. liczba jest ujemna), to pozostałe bity reprezentują negatyw modułu liczby.
Przykład. Tabela liczb 4-bitowych zakodowanych tą metodą:
Kod |
Wartość |
Kod |
Wartość |
0000 |
0 |
1111 |
-0 |
0001 |
1 |
1110 |
-1 |
0010 |
2 |
1101 |
-2 |
0011 |
3 |
1100 |
-3 |
0100 |
4 |
1011 |
-4 |
0101 |
5 |
1010 |
-5 |
0110 |
6 |
1001 |
-6 |
0111 |
7 |
1000 |
-7 |
Problem: dwa różne kody liczby 0, tj.
oraz
.
Zalety:
ciągłość kodów przy przejściu z liczb ujemnych do dodatnich,
łatwiejsza realizacja dodawania liczb przeciwnych znaków → patrz przykład.
Przykład.
rozumiemy jako:
, do której to liczby należy dodać
powstałą z przeniesienia do następnej pozycji sumy (oznaczona przez
), co daje razem
, czyli wynik dodawania
.
System uzupełnieniowy.
Kolejne bity od prawej oznaczają jak w arytmetycznym systemie dwójkowym rząd wielkości:
,
,
,…,
, zaś najbardziej znaczący bit oznacza
. Można podać ogólny wzór - reprezentację liczby w systemie uzupełnieniowym przy użyciu
bitów:
.
W notacji uzupełnieniowej istnieje prosta zależność między ciągami reprezentującymi wartości dodatnią i ujemną o tej samej wartości bezwzględnej: ciągi te czytane od prawej są identyczne aż do napotkania pierwszej jedynki, pozostała część ciągów jest wzajemnym uzupełnieniem np.
i
(dla liczb
i
).
Odczytywanie liczb kodowanych w notacji uzupełnieniowej:
jeśli pierwszy bit kodu jest
, to odczytujemy liczbę naturalnie (wg zasad systemu dwójkowego),
jeśli pierwszy bit kodu jest
, to przepisujemy wszystkie cyfry (od prawej) aż do napotkania pierwszej jedynki (włącznie), pozostałe cyfry przepisujemy zmieniając cyfry - w ten sposób uzyskujemy wartość bezwzględną liczby, do której dodajemy znak minus.
Przykład. Tabela liczb 4-bitowych zakodowanych tą metodą:
Kod |
Wartość |
Kod |
Wartość |
0000 |
0 |
1111 |
-1 |
0001 |
1 |
1110 |
-2 |
0010 |
2 |
1101 |
-3 |
0011 |
3 |
1100 |
-4 |
0100 |
4 |
1011 |
-5 |
0101 |
5 |
1010 |
-6 |
0110 |
6 |
1001 |
-7 |
0111 |
7 |
1000 |
-8 |
Zatem kody liczb ujemnych w notacji znak-moduł odwrotny i uzupełnieniowej różnią się o
! Oznacza to, że dodawanie liczb wykonuje się całkowicie naturalnie, zaniedbując ew. bit przeniesienia.
Przykład.
rozumiemy jako:
.
Zalety:
każda wartość jest reprezentowana jednoznacznie,
ciągłość kodów przy przejściu z liczb ujemnych do dodatnich,
najłatwiejsza realizacja dodawania spośród wszystkich systemów,
ten sam algorytm do realizacji dodawania i odejmowania.
Z powyższych powodów system uzupełnieniowy jest najczęściej stosowany.
UWAGA.
W technice komputerowej, bez względu na system reprezentowania liczb, pojawia się tzw. problem przepełnienia, związany z ograniczonym zakresem liczb reprezentowanych w pamięci komputera.
Przykład.
oznacza:
.
Błąd przepełnienia można wykryć, gdy w wyniku dodawania dwóch liczb dodatnich otrzymamy wynik ujemny lub na odwrót, w wyniku dodawania dwóch liczb ujemnych otrzymamy wynik dodatni.
Formaty kodowania liczb całkowitych:
normalnej precyzji (Integer):
kodowane przy wykorzystaniu dwóch bajtów,
liczby z zakresu
→
,
podwójnej precyzji (Longint, liczby całkowite długie):
kodowane przy wykorzystaniu czterech bajtów,
liczby z zakresu
→
,
liczby całkowite krótkie (Shortint):
kodowane przy wykorzystaniu jednego bajtu,
liczby z zakresu
→
.
Liczby rzeczywiste kodowane są przy użyciu tzw. notacji zmiennopozycyjnej przy użyciu z góry określonej liczby bitów.
notacja zmiennoprzecinkowa
w systemie dziesiętnym:
, gdzie
jest mantysą, czyli liczbą w postaci dziesiętnej,
, zaś
cechą liczby (jest liczbą całkowitą); zapis
oznacza
, np.
,
,
.
w systemie binarnym:
zapis
oznacza
, gdzie mantysa
, zaś cecha
jest liczbą całkowitą; zapis
w postaci rozwiniętej
, np.
,
.
Format zmiennopozycyjny (pojedynczej precyzji) liczby rzeczywistej (Real) zajmuje 4 bajty, można zapisać w nim liczby z zakresu
(liczba
w zapisie dziesiętnym jest 39-cyfrowa) i jest postaci
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Format zmiennopozycyjny podwójnej precyzji zajmuje 8 bajtów.
Problem. Dlaczego liczby typu Real reprezentowane przy użyciu 4 bajtów mogą być nawet rzędu
, a liczby typu Longint także reprezentowane także przy użyciu 4 bajtów mogą być tylko rzędu
?
Tak naprawdę liczby rzeczywiste są przybliżane przy pomocy liczby wymiernej mającej zadaną z góry ilość bitów mantysy (w uproszczeniu: części ułamkowej). Liczby typu Integer (lub pochodne) reprezentują wszystkie liczby naturalne z danego zakresu, liczby typu Real reprezentują tylko niektóre liczby rzeczywiste z danego zakresu.
Można zaobserwować, że liczby Real są rozmieszczone nierównomiernie, im dalej od zera tym rzadziej. Co więcej, nie wszystkie liczby całkowite mieszczące się w przedziale określoności są reprezentowane.
W każdym przedziale, odpowiadającym danej cesze, wszystkie wartości są rozmieszczone równomiernie - jest ich tyle, ile mantys danego znaku. W następnym z prawej przedziale, odpowiadającym cesze większej o 1, jest tyle samo wartości rozmieszczonych jednak dwukrotnie rzadziej, a po lewej - odpowiadającym cesze o 1 mniejszej - dwukrotnie gęściej.
Zaokrąglenie.
Ponieważ nie da się dokładnie reprezentować liczb rzeczywistych w komputerze, trzeba więc je przybliżać. Robimy to za pomocą zaokrąglania, przy czym zaokrąglenie na
-tej pozycji polega na tym, że jeśli
cyfra jest zerem, to wszystko co po za nią odrzucamy (zaokrąglenie w dół), a jeśli jest jedynką, to dodajemy ją do uciętego na
-tym miejscu przybliżenia (zaokrąglenie w górę).
Przykład (system ośmiobitowy: znak, 3 bity cechy, 4 bity mantysy).
Cecha jako liczba dodatnia jest reprezentowana w notacji uzupełnieniowej - kolejne bity cechy oznaczają:
,
,
.
Przedstawimy tylko liczby dodatnie.
Liczby o cesze dodatniej:
c |
m |
wartość |
c |
m |
wartość |
c |
m |
wartość |
c |
m |
wartość |
000 |
0100 |
4/8 |
001 |
0100 |
4/4 |
010 |
0100 |
4/2 |
011 |
0100 |
4/1 |
000 |
0101 |
5/8 |
001 |
0101 |
5/4 |
010 |
0101 |
5/2 |
011 |
0101 |
5/1 |
000 |
0110 |
6/8 |
001 |
0110 |
6/4 |
010 |
0110 |
6/2 |
011 |
0110 |
6/1 |
000 |
0111 |
7/8 |
001 |
0111 |
7/4 |
010 |
0111 |
7/2 |
011 |
0111 |
7/1 |
Liczby o cesze ujemnej:
c |
m |
wartość |
c |
m |
wartość |
c |
m |
wartość |
c |
m |
wartość |
100 |
0100 |
4/128 |
101 |
0100 |
4/64 |
110 |
0100 |
4/32 |
111 |
0100 |
4/16 |
100 |
0101 |
5/128 |
101 |
0101 |
5/64 |
110 |
0101 |
5/32 |
111 |
0101 |
5/16 |
100 |
0110 |
6/128 |
101 |
0110 |
6/64 |
110 |
0110 |
6/32 |
111 |
0110 |
6/16 |
100 |
0111 |
7/128 |
101 |
0111 |
7/64 |
110 |
0111 |
7/32 |
111 |
0111 |
7/16 |
Przykładowe działania w tym systemie:
→
→
ale
→
→
Nastąpiło dostosowanie cechy mniejszej liczby do większej. Przyjęto ponadto, że na czas obliczeń mamy dodatkowe miejsce w pamięci maszyny na bity mantysy (→ tak jest w rzeczywistości w rejestrach procesora). Po obliczeniach wynik jest dostosowywany do przyjętego formatu reprezentowania liczby, w tym przypadku zaokrąglony do czterech bitów.
Wniosek. Wynik dodawania może nie zmienić się jeśli do „dużej” liczby dodamy „małą” liczbę!
Przykład.
a)
,
b)
.
Liczba
jest najlepszym przybliżeniem (zaokrągleniem) prawdziwego wyniku (tj.
), który nie może być reprezentowany w tym systemie.
Wniosek. Wynik dodawania może zależeć od kolejności działań!
Zauważmy, że w miarę wykonywania serii obliczeń, błędy zaokrągleń kumulują się - na stare nakładają się nowe. Jeśli dobierzemy zły algorytm, to wynik, wskutek nawarstwiania się błędów, może dowolnie daleko różnić się od autentycznego wyniku. Błędy zaokrągleń, powstające przy reprezentacji liczb, a także przy wykonywaniu działań na nich, są na tyle ważnym zagadnieniem, że rozwinęły się w samodzielną dyscyplinę matematyczną - analizę numeryczną.
D. grafika cyfrowa
Grafika cyfrowa może powstać:
w procesie skanowania,
jako fotografia cyfrowa,
może być wprowadzona do pamięci komputera za pomocą urządzeń zewnętrznych wejścia: myszy komputerowej, rysika w tzw. tabletach graficznych, pióra świetlnego itp.
jako efekt pracy programów tworzących grafikę wektorową.
Zastosowania grafiki komputerowej:
graficzny interfejs użytkownika,
wizualizacja informacji → wykresy, prezentacje,
wspomaganie prac projektowych,
poligrafia,
kartografia,
symulacje komputerowe rzeczywistości,
przemysł rozrywkowy.
Podstawowe rodzaje grafiki cyfrowej:
grafika rastrowa - obraz jest przechowywany w formie mapy bitowej,
grafika wektorowa - obraz jest przechowywany w postaci matematycznych i geometrycznych formuł.
barwy podstawowe - 3 barwy proste wybrane tak, że po zmieszaniu dowolnych dwóch spośród nich nie jest możliwe uzyskanie trzeciej
Reprezentowanie barw:
system RGB - związany z mieszaniem addytywnym barw, czyli składaniem barw z wykorzystaniem barw podstawowych (R - red, G - green, B - blue), wykorzystywany w: monitorach, kamerach, projektorach;
system CMY lub CMYK - związany z mieszaniem subtraktywnym barw, czyli uzyskiwaniem barwy po absorbcji części składowych światła białego przez dany obiekt; wykorzystywany przez drukarki kolorowe; kolory: C - cyan czyli niebiesko-zielony, M - magenta czyli purpurowy, Y - yellow czyli żółty, uzupełnione ew. kolorem czarnym (K - black).
silna korelacja składowych barwnych obrazów systemu RGB
→ redundancja informacji.
kompresja obrazów poprzedzona transformacją:
współrzędne RGB na współrzędne YUV (1 składowa luminancji czyli jasności oraz 2 składowe chrominancji opisujące odcień).
słaba korelacja składowych systemu YUV.
Niezależnie od systemu reprezentowania barw ich wartości są reprezentowane przez
podanie dla każdego punktu numeru koloru z przygotowanej palety dostępnych kolorów,
lub
podanie dla każdego punktu trzech (lub czterech) składowych w odpowiedniej przestrzeni (RGB, YUV, CMYK).
Grafika bitmapowa (rastrowa) jest zapisywana za pomocą mapy bitowej o określonym rozmiarze i rozdzielczości. Obraz składa się z pojedynczych, niepodzielnych punktów zwanych pikselami (pixel - picture element), z których każdy jest opisany ciągami cyfr binarnych. Grafika rastrowa jest stosowana przede wszystkim w obróbce fotografii cyfrowych oraz w poligrafii.
Podstawowe parametry decydujące o jakości obrazu:
rozdzielczość → określa liczbę pikseli na jednostkę długości (np. 1 cal),
głębia kolorów → wyznacza liczbę kolorów rozróżnianych w obrazie.
Charakterystyczne cechy grafiki rastrowej:
realistyczną jakość obrazu graficznego,
dużą szybkość odtwarzania obrazu na urządzeniu wyjścia (np. monitorze),
niemożność zwiększenia rozdzielczości obrazu ponad tę, w której obraz został utworzony,
niemożność skalowania bez utraty jakości,
przy dużym powiększaniu widoczne stają się poszczególne piksele (linie schodkowane),
rozmiary pliku zależne od stopnia złożoności grafiki → konieczność kompresji.
Grafika wektorowa jest zapisywana w sposób matematyczny za pomocą funkcji, współrzędnych punktów, formuł geometrycznych itp. Jest to grafika generowana w całości komputerowo, nie jest więc cyfrowym odpowiednikiem obrazów analogowych. Grafika wektorowa jest stosowana przede wszystkim w projektowaniu inżynierskim, kartografii, badaniach naukowych, przemyśle rozrywkowym.
Pliki zawierające tak reprezentowaną grafikę są niewielkich rozmiarów, ponieważ nie zawierają obrazu, lecz jedynie jego opis.
Do charakterystycznych cech grafiki wektorowej zalicza się:
płynność rozdzielczości (niezależność od urządzenia) → obraz można wyświetlić lub wydrukować z maksymalną dostępną rozdzielczością urządzenia (monitora, drukarki lub naświetlarki) niezależnie od rozdzielczości urządzenia, na którym obraz przygotowano,
możliwość wykonywania rzutów, obrotów i przekrojów obiektów trójwymiarowych,
możliwość płynnego skalowania obrazu bez utraty jakości,
stosunkowo długi czas odtwarzania obrazu na urządzeniu wyjścia,
niewielkie w porównaniu z grafiką rastrową rozmiary plików.
E. dźwięk cyfrowy
Cyfrowe kodowanie dźwięku jest nazywane digitalizacją. Digitalizacja analogowego dźwięku jest wykonywana za pomocą tzw. przetwornika analogowo-cyfrowego, który bada (próbkuje) przebieg sygnału analogowego i zastępuje kodami cyfrowymi impulsy elektryczne określające poziom sygnału.
Podstawowe parametry wpływające na jakość dźwięku cyfrowego:
częstotliwość próbkowania, czyli odstępy czasu, w jakich wykonywane są pomiary sygnału analogowego;
rozdzielczość dźwięku, czyli długość słowa binarnego wykorzystywanego do zapisania poziomu dźwięku; rozdzielczość dźwięku określa maksymalną liczbę różnych poziomów dźwięku, które można przedstawić w postaci cyfrowej.
Obecny standard gwarantujący jakość dźwięku zapisanego na płytach CD:
częstotliwość próbkowania 44,1 kHz,
rozdzielczość dźwięku 16 bitów.
W celach profesjonalnych stosuje się rozdzielczość 24-bitową i częstotliwość próbkowania w zakresie od 48 do 96 kHz.
F. Sekwencje wideo
Sekwencje wideo zapisywane są wyłącznie w postaci skompresowanej ze względu na bardzo duże rozmiary plików (1 sekunda sekwencji wideo zajmuje ok. 30 MB).
znak
cecha
mantysa