V tistih časih, ko računalniki še niso bili tako močni kot sedaj, ni bilo mogoče govoriti o prevodu slike na papir ali film. Zdaj se predpostavlja, da takšni objekti ustrezajo analogni obliki. S prihodom novih tehnologij je bilo mogoče digitalizirati (na primer s pomočjo skenerjev). To je povzročilo tako imenovano diskretno obliko slik. Toda kako je prevod grafike iz ene oblike v drugo? Na kratko o bistvu takšnih metod in nadalje bomo podrobno in preprosto opisali, tako da bo vsak uporabnik razumel, o čem se razpravlja.
Kaj je prostorsko vzorčenje v računalništvu?
Za začetek je treba razmisliti o splošnem konceptu in ga razložiti v najpreprostejšem jeziku. Iz ene oblike v drugo se grafična slika spremeni s prostorskim vzorčenjem. Da bi razumeli, kaj je to, razmislite o preprostem primeru.
Če posnamete katerokoli sliko, napisano v akvarelih barvah, je lahko videti, da so vsi prehodi gladki (zvezni). Toda v skenirani sliki, ki je bila natisnjena na brizgalnem tiskalniku, takih prehodov ni, saj je sestavljen iz niza majhnih točk, ki se imenujejo piksli. Izkazalo se je, da je pixel nekakšna gradbena opeka, ki ima določene lastnosti (na primer, ima svojo barvo ali odtenek). Od teh opek se oblikuje popolna podoba.
Kaj je bistvo metode prostorskega vzorčenja?
Govorimo o temBistvo metode grafičnega preoblikovanja s pomočjo teh tehnologij je še en primer, ki bo pomagal razumeti, kako deluje. Digitalizirane slike, ki se ob skeniranju, ki se prikažejo na zaslonu računalniškega monitorja, ki se pri tiskanju lahko primerja z videzom mozaika. Samo tukaj, kot del mozaika, stoji piksel. To je ena glavnih značilnosti vseh sodobnih naprav. Kot si lahko predstavljate, več takšnih točk in manjše velikosti vsake od njih, bolj gladki so prehodi. Konec koncev je njihova številka za vsako posamezno napravo tista, ki določa njeno ločljivost. V računalništvu za tako značilnost se predvideva, da se šteje število pik (pik na palec), tako v navpični kot v vodoravni smeri.
Tako se ustvari dvodimenzionalna prostorska mreža, ki je podobna običajnemu koordinatnemu sistemu. Za vsako točko v takem sistemu lahko nastavite lastne parametre, ki se razlikujejo od sosednjih točk.
Dejavniki, ki vplivajo na kakovost kodiranja
Vendar ne samo zgornji primeri v celoti odražajo način, kako deluje prostorsko vzorčenje. Kodiranje grafičnih informacij upošteva več drugih pomembnih parametrov, ki so odvisni od kakovosti digitalizirane slike. Uporabljajo se ne le za slike same, temveč tudi za grafiko naprav za reprodukcijo. Prvič, tukaj so naslednje značilnosti:
frekvenca vzorčenja; resolucija; globina barve. Frekvenca vzorčenja
Stopnja vzorčenja se nanaša na velikost fragmentov, iz katerih je slika sestavljena. Ta parameter lahko enako najdemo v značilnostih digitaliziranih slik, skenerjev, tiskalnikov, monitorjev in grafičnih kartic. Res je, da obstaja en ulov. Dejstvo je, da ko povečate skupno število točk, lahko dobite višjo frekvenco. Toda s tem se spremeni večja stran in velikost datoteke se shrani v prvotni predmet. Da bi se temu izognili, se umetno vzdrževanje ravni trenutno uporablja na eni konstantni ravni.
Koncept resolucije
Ta parameter je že bil omenjen. Če pa pogledate slikovno napravo, se slika tu nekoliko razlikuje.
Kot primer parametrov, ki uporabljajo prostorsko vzorčenje, bomo upoštevali skenerje. V specifikacijah naprave je na primer ločljivost 1200 x 1400 dpi. Skeniranje se izvede s premikanjem traku fotosenzitivnih elementov vzdolž skenirane slike. Toda prva številka označuje optično ločljivost same naprave (število skenirnih elementov v eni palčni trakovi), druga pa se nanaša na ločljivost strojne opreme in določa število mikro premikov pasu s skeniranjem elementov na sliki, ko prehaja en centimeter slike.
Globina barve
Imamo še en pomemben parameter, brez katerega lahko popolnoma razumemo, kaj je prostorsko vzorčenje. Globina barve (ali globina kodiranja)ponavadi izražena v bitih (ista stvar, mimogrede, lahko pripišemo globini zvoka) in določi število barv, ki so bile uporabljene med gradnjo slike, vendar se na koncu nanaša na palete (nizi barv).
Na primer, če menite, da je črno-bela paleta, ki vsebuje samo dve barvi (brez sivine v sivinah), količino informacij, kodiranih v vsaki točki, lahko izračunamo v skladu z dano formulo, glede na to, da je N skupno število barv (v našem primeru N = 2), in I je število stanj, ki jih lahko ima vsaka točka (v našem primeru I = 1, saj obstajajo samo dve različici: črna ali bela). Tako je N I = 2 1 = 1 bit.
Kvantizacija
Prostorno vzorčenje lahko upošteva tudi parameter, imenovan kvantizacija. Kaj je to? Na nek način spominja na interpolacijsko tehniko. Bistvo procesa je, da se vrednost števila signalov nadomesti z najbližjo sosednjo fiksno vrednostjo, ki je seznam nivojev kvantizacije.
Da bi bolje razumeli pretvorbo grafičnih informacij, si oglejte zgornjo sliko. Predstavlja graf izhoda (analogne oblike), sliko kvantizacije in popačenja, imenovano hrup. Na drugi zgornji fotografiji lahko vidite poseben prehod. Imenujejo se kvantizacijska lestvica. Če so vsi prehodi enaki, se lestvica imenuje enotna.
Digitalno kodiranje
Pri pretvorbi grafičnih informacij je treba to upoštevatiZa razliko od analognega signala lahko kvantni signal sprejme le dokončno določeno število vrednosti. To jim omogoča pretvorbo v niz znakov in znakov, katerih zaporedje se imenuje koda. Končno zaporedje se imenuje kodna beseda.
Vsaka kodna beseda ustreza enemu kvantizacijskemu intervalu, za kodiranje pa se uporablja binarna koda. V tem primeru je včasih treba upoštevati podatkovno hitrost, ki je zmnožek frekvence vzorčenja na dolžini kodne besede in izražena v bitih na sekundo (bps). Grobo rečeno, to ni nič več kot največje možno število binarnih znakov, ki se prenašajo na enoto časa.
Primer izračuna video pomnilnika za prikazovanje rastrske slike na monitorju
Nazadnje je še en pomemben vidik prostorsko vzorčenje. Rastrske slike na monitorju se predvajajo v skladu z določenimi pravili in zahtevajo porabo pomnilnika. Na primer, monitor ima grafični način z ločljivostjo 800 x 600 dpi in 24-bitno barvno globino. Skupno število pik je 800 x 600 x 24 bitov = 11520000 bitov, kar ustreza 1440000 bajtom ali 140625 kB ali 137 MB.
Tehnike stiskanja videa
Tehnologija prostorskega vzorčenja, kot je že jasno, se ne nanaša samo na grafiko, ampak tudi na video posnetke, ki se lahko na nek način pripišejo tudi grafičnim (vizualnim) informacijam. Res je, da je bila digitalizacija takega gradiva do neke mere izvedena z omejenimi zmogljivostmi, od končnih datotekso bili tako ogromni, da jih ni bilo primerno hraniti na računalniškem disku (spomnite se vsaj izhodnega formata AVI-ja, ki so ga nekoč razvili Microsoftovi strokovnjaki). S prihodom algoritmov M-JPEG, MPEG-4 in H. 64 je postalo možno zmanjšati končne datoteke z redukcijskim faktorjem 10-400-krat. Mnogi lahko ugovarjajo, da bodo stisnjene video slike slabše kakovosti kot izvirnik. Na nek način je to. Vendar pa je v teh tehnologijah zmanjšanje velikosti mogoče z izgubo in brez izgube. Obstajata dve glavni metodi, s katerimi se izvaja kompresija: intrakavitnost in interaksid. Obe različici temeljita na izločanju iz podobe ponavljajočih se elementov, vendar ne vplivata, na primer, na spremembe svetlosti, barve, itd. oko ni posebej opazno. Toda ko izbrišete datoteko zgornjih elementov, je razlika v velikosti med izhodom in končno sliko zelo pomembna. Ena najzanimivejših, a precej zapletenih metod, ki uporabljajo prostorsko vzorčenje za stiskanje slik, je tehnologija, imenovana diskretna kosinusna transformacija, ki jo predlaga čl. Chen leta 1981. Temelji na matriki, v kateri so za razliko od izhodnih podatkov, ki opisujejo samo referenčne vrednosti, predstavljene vrednosti hitrosti njihove spremembe. Tako se lahko šteje kot vrsta mreže hitrosti sprememb v navpični in vodoravni smeri. Velikost vsakega blokaje določena s tehnologijo JPEG in ima velikost 8 x 8 slikovnih pik. Toda stiskanje velja za vsak posamezen blok in ne za celotno sliko. Razlika med izvorom in končnim materialom je tako še manj opazna. Včasih se v računalniški terminologiji ta tehnika imenuje subdisplaying. Nadalje lahko za svetlost in barvo uporabimo zgoraj opisano kvantizacijo, v kateri je vsaka kosinusna transformacijska vrednost deljena s kvantizacijskim koeficientom, ki ga lahko najdemo v posebnih tabelah, ki izhajajo iz tako imenovanih psihofizičnih testov. Tabele ustrezajo določenim razredom blokov, razvrščenih po dejavnostih (enotna slika, nestrukturirana slika, vodoravni ali navpični gradient itd.). Z drugimi besedami, vsak blok ima svoje vrednosti, ki se ne uporabljajo za sosednje ali različne razrede.
Končno, po kvantizaciji, ki temelji na Huffmanovi kodi, se izvede odstranitev presežnih koeficientov (zmanjšanje redundance), kar omogoča pridobitev manj kot enega bitnega koeficienta za vsak koeficient (VLC) za kasnejše kodiranje. Nato se oblikuje linearna sekvenca, za katero se uporablja metoda cik-cakskega branja, ki grupira vrednost končne matrike v obliki numeričnih vrednosti in zaporedij ničel. Vendar jih je mogoče odstraniti. Druge kombinacije so stisnjene na standardni način. Na splošno strokovnjaki še posebej ne priporočajo kodiranja grafičnih informacij z uporaboJPEG tehnologije, ker imajo številne pomanjkljivosti. Prvič, večkratno ponovno shranjevanje datotek vedno vodi k poslabšanju kakovosti. Drugič, zaradi dejstva, da objekti, kodirani z JPEG, ne morejo vsebovati preglednih področij, je mogoče uporabiti take metode za grafične podobe ali objekte scene umetnostne grafike le, če so vertikalno in horizontala ne presega velikosti 200 pik. V nasprotnem primeru bo poslabšanje kakovosti končne podobe izraženo zelo jasno. Res je, da so algoritmi JPEG postali osnova za MPEG tehnologijo stiskanja, kot tudi za številne konference standardov vzorca H. 26X in H32X.
Namesto naknadnega besedila
Tu je kratek povzetek vsega, kar je povezano z razumevanjem vprašanj, povezanih s preoblikovanjem analogne oblike grafike in videa v diskretno (po analogiji se te tehnike uporabljajo za zvok). Opisane tehnologije so precej zapletene, da bi jih razumel povprečni uporabnik, vendar je še vedno mogoče razumeti nekatere pomembne komponente osnovnih tehnik. Ni obravnaval vprašanja o postavitvi monitorjev za najboljšo kakovost slike. Vendar pa lahko iz zanimivega vprašanja, ki nam je bilo izpostavljeno, ugotovimo, da nastavitev maksimalnega dovoljenja ni vedno mogoča, saj lahko precenjeni parametri povzročijo napako naprave. Enako velja za hitrost osveževanja zaslona. Bolje je, da uporabite vrednosti, ki jih priporoča proizvajalec, ali tiste, ki jih operacijski sistem ponuja po namestitvi ustreznih gonilnikov in programske opreme za nadzor.uporabi privzeto Pri samonastavljanju ali prekodiranju informacij iz enega formata v drugega je treba uporabiti posebne programe in pretvornike, vendar da bi se izognili poslabšanju kakovosti, je najbolje, da se ne privlači največja možna kompresija za zmanjšanje velikosti končnih datotek. Te metode se lahko uporabljajo samo v primerih, ko je treba informacije shraniti na nosilce z omejeno zmogljivostjo (na primer CD /DVD). Če pa je na trdem disku dovolj prostora ali pa ustvarite predstavitev za oddaje na velikem zaslonu ali natisnete fotografije na sodobno opremo (fotografski tiskalniki niso v računu), kakovosti ne smete zanemariti.
