Тема 2. Представление мультимедийных данных

Мультимедийные технологии

Тема 1 Общие сведения о представлении данных

ТСИ предназначены для автоматизации процессов обработки, преобразования и хранения данных. Для выполнения этих функций ТСИ должны обладать некоторым способом представления этих данных.

Представление данных заключается в их преобразовании в вид, удобный для последующей обработки либо пользователем, либо ТСИ.

Форма представления данных определяется их конечным предназначением. В зависимости от этого данные имеют внутреннее и внешнее представление.

Внутреннее представление данных (для ТСИ) определяется физическими принципами, по которым происходит обмен сигналами между узлами ТСИ, принципами организации памяти, логикой работы ТСИ. Внутреннее представление данных в большинстве современных ТСИ является дискретным, т.е. цифровым, причем любые данные для обработки ТСИ представляются последовательностями двух целых чисел – единицы и нуля. Такая форма представления данных получила название двоичной.

Во внешнем представлении (для пользователя) все данные хранятся в виде файлов.

Файл – область памяти на внешнем носителе, которой присвоено имя.

Простейшими способами внешнего представления данных являются:

- последовательность символов (текст);

- вещественные и целые числа (числовая информация);

- изображение (графика, фотографии, рисунки, схемы);

- звук (речь, мелодия);

- видео (фильм, анимация).

Все эти данные для ввода в те или иные ТСИ должны быть некоторым универсальным образом представлены в виде набора целых чисел, т.е. преобразованы в формат внутреннего представления ТСИ. Правила таких представлений разрабатываются и оформляются в виде стандартов, которые будут рассматриваться далее.

Тема 2. Представление мультимедийных данных

Как и любые другие виды данных, графические данные хранятся, обрабатываются и передаются в закодированном двоичном коде, т.е. в виде большого числа бит – нулей и единиц.

Существуют два принципиально разных подхода к представлению (оцифровке) графических данных:

· растровый;

· векторный.

Для оцифровки графических изображений при растровом представлении вся область данных разбивается на множество точечных элементов – пикселей, каждый из которых имеет свой цвет. Совокупность пикселей называется растром, а изображения, которые формируются на основе растра, называются растровыми.

Число пикселей по горизонтали и вертикали изображения определяет разрешение изображения. Стандартными являются значения 640×480, 800×600, 1024×768, 1280×1024 и др. Каждый пиксель нумеруется, начиная с нуля, слева направо и сверху вниз. Пример представления треугольной области растровым способом показан на рис. 1.5.1.

Рисунок 1.5.1.

Очевидно, что чем больше разрешение, тем точнее будут формироваться графические контуры, при этом естественно возрастает количество пикселей. Увеличение разрешения по горизонтали и вертикали в два раза приводит к увеличению числа пикселей в четыре раза.

При растровом способе представления графических данных под каждый пиксель отводится определенное число бит, называемое битовой глубиной и используемой для кодировки цвета пикселя. Каждому цвету соответствует определенный двоичный код (т.е. код из нулей и единиц).

Например, если битовая глубина равна 1, то под каждый пиксель отводится 1 бит. В этом случае 0 соответствует черному цвету, 1 – белому, а изображение может быть только черно-белым. Если битовая глубина равна 4, то каждый пиксель может быть закодирован цветовой гаммой из 16 цветов (2⁴). При битовой глубине 8 каждый пиксель кодируется одним байтом, при этом количество цветов – 256. Вполне естественно, что с увеличением глубины цвета увеличивается объем памяти, необходимой для хранения графических данных.

Основным недостатком растровой графики является большой объем памяти, требуемый для хранения изображения. Это объясняется тем, что запоминается цвет каждого пикселя, общее число которых определяется заданным разрешением, определяющим качество представления графических данных.

При векторном представлении графических данных задается и впоследствии сохраняется математическое описание каждого графического примитива – геометрического объекта (отрезка, окружности, прямоугольника и т.п.), из которых формируется изображение. Например, для воспроизведения окружности достаточно запомнить положение ее центра, радиус, толщину и цвет линии. Благодаря этому, для хранения векторных графических данных требуется значительно меньше памяти.

Основным недостатком векторной графики является невозможность работы с высококачественными художественными изображениями, фотографиями и фильмами, поэтому основной сферой применения векторной графики является представление в электронном виде чертежей, схем, диаграмм и т.п.