Решение задач

Класс

Кодирование изображения и цифрового видео.

Итак, мы с вами сегодня разберем из чего состоит изображение, как оно кодируется и как из изображений получают видео.

Перевод обычного изображения (картина и др. рисунки) в цифровой вид называется пространственной дискретизацией. Дискретизация это процесс разбиение непрерывного аналогового представления информации в дискретное, состоящее из множества частей. Например, у нас может происходить дискретизация звука.

Разбивается изображение на пиксели - это минимальная единица изображения.

У пикселя есть параметр цвет.

Цветов может быть разное количество, кодируются цвета в бит ах и называется этот параметр глубиной цвета.

Глубиной цвета называется количество информации, которое используется для кодирования цвета каждой точки (пикселя) изображения.

Количество цветов и глубина цвета связанны формулой: N = 2 ^I ,

где N – кол-во возможных цветов пикселя, а I – вес цвета пикселя в битах.

Пусть количество цвет N = 128, получаем 128(N) = 2 ^7(I), I = 7 бит – вес одного пикселя.

Мы разобрали, как найти вес одного пикселя. Теперь разберем, как найти вес изображения, ведь оно состоит из массива пикселей.

У изображения есть свойство разрешение.

Например, у сканера или фотокамеры, называется разрешающей способностью, то есть с какой детализацией они могут сканировать (фотографировать) изображение.

Разрешение состоит из двух параметров количества пикселей по горизонтали и вертикали.

Если перемножить одно на другое то получим сколько всего пикселей в изображении.

Например: разрешение 100 пикселей по горизонтали и 100 пикселей по вертикали.

Всего пикселей будет 100*100 = 10000 пикселей.

Выше мы нашли вес одного пикселя 7 бит. Зная, общее количество пикселей, 10000 найдем вес всего изображения. 10000 * 7 = 70000 бит - вес всего изображения.

Итак, мы можем находить вес одного изображения, найдем вес видеофайла.

Видео состоит из последовательности картинок идущих одна за другой. Если смена картинок происходи достаточно быстро, то нам кажется, что изображение двигается непрерывно.

В кино есть стандарт 24 кадра в секунду. Кадр это одно изображение.

В телевидении стандарт 25 кадров в секунду.

Исходя из всего вышеперечисленного, делаем вывод, что вес видео – это

вес 1 картинки * на количество картинок в секунду*на количество секунд.

Решение задач.

Задача 1

Дано: Разрешение 1024 * 800, цветов у пикселя может быть 65536.

Найти информационный вес изображения в мегабайтах.

Решение: 1024*800 = 819200 пикселей – всего пикселей

65536 = N, 65536 = 2¹⁶, I = 16 бит – это вес одного пикселя.

819200 * 16 = 13107200 бит - вес всего изображения

Переведем в мб. 13107200 / 8 = 1638400 байт / 1024 = 1600 кб / 1024 = 1,5625 мб

Задача 2

Дано: Разрешение 800*600, глубина кодирования 24 бита, видео длиной 2 минуты, 25 кадров в секунду.

Найти: объем одного изображения и всего видео, в мегабайтах.

Решение: 800*600 = 480000 пикселей

480000 * 24 = 11520000 бит

11520000 бит / 8 = 1440000 байт / 1024 = 1406,25 кб / 1024 = 1,3733 мб - вес одной картинки.

Теперь найдем вес видео: 1,3733 * 25 = 34,3325 мб – вес одной секунды записи.

Всего запись длилась --- 2 минуты = 120 секунд. – длиться вся видеозапись

34,3325 * 120 = 4119,9 мб – вес всей видеозаписи.

Задача 3

Идет трансляция футбольного матча. Используется телевизионный стандарт.

Дано: Разрешение 720*576 пикселей, 25 кадров в секунду, объем изображения 3037500 кб.

Показано 100 секунд матча.

Найти: глубину кодирования и количество цветов в трансляции.

Решение: 3037500 кб за 100 сек. - 3037500 / 100 = 30375 кб за 1 секунду – вес 1 сек записи

Переведем в биты 30375 кб * 1024 = 31104000 байт * 8 = 248832000 бит – вес 1 сек записи

720 * 576 = 414720 пикселей на 1ой картинке

248832000 (т.к. вес 1 сек. записи) / 25 (кадров в сек) = 9953280 бит – вес 1ой картинки

9953280 бит (на картинке) / 414720 пикселе (на картинке) = 24 бита – глуб. кодирования

По формуле N = 2^I, находим кол-во цветов. N = 2²⁴ , N = 16777216 цветов – кол-во возможных цветов на картинке.