Analog och diskret presentation av bilder och ljud
En person kan uppfatta och lagra information i form av bilder (visuellt, ljud, taktilt, gustatory och lukt). Visuella bilder kan sparas i form av bilder (ritningar, fotografier och så vidare), och ljudbilder kan spelas in på skivor, magnetband, laserskivor och så vidare.
Information, inklusive grafik och ljud, kan presenteras i analog eller diskret form. Med en analog representation antar en fysisk storhet en oändlig uppsättning värden, och dess värden förändras kontinuerligt. I en diskret representation tar en fysisk mängd en ändlig uppsättning värden, och dess värde förändras plötsligt.
Låt oss ge ett exempel på analog och diskret informationsrepresentation. Positionen för en kropp på ett lutande plan och på en trappa bestäms av värdena för X- och Y-koordinaterna. När en kropp rör sig längs ett lutande plan kan dess koordinater anta en oändlig uppsättning av kontinuerligt föränderliga värden från ett visst område, och när man rör sig längs en trappa, endast en viss uppsättning värden, och ändras abrupt (Fig. 1.6).
Ett exempel på en analog representation av grafisk information är till exempel en målningsduk, vars färg ändras kontinuerligt och diskret - en bild som skrivs ut med en bläckstråleskrivare och består av separata prickar i olika färger. Ett exempel på analog lagring av ljudinformation är en vinylskiva (ljudspåret ändrar form kontinuerligt), och diskret lagring är en ljud -CD (vars ljudspår innehåller områden med olika reflektivitet).
Konvertering av grafisk och ljudinformation från analog till diskret form utförs av provtagning, det vill säga dela upp en kontinuerlig grafisk bild och en kontinuerlig (analog) ljudsignal i separata element. I provtagningsprocessen utförs kodning, det vill säga tilldelningen av varje element till ett specifikt värde i form av en kod.
Provtagningär omvandlingen av kontinuerliga bilder och ljud till en uppsättning diskreta värden i form av koder.
Frågor att tänka på
1. Ge exempel på analoga och diskreta sätt att presentera grafisk och ljudinformation.
2. Vad är kärnan i provtagningsprocessen?
Analog och diskret bild. Grafisk information kan presenteras i analog eller diskret form. Ett exempel på en analog bild är en målningsduk, vars färg ändras kontinuerligt, och ett exempel på en diskret bild, en ritning tryckt med en bläckstråleskrivare, bestående av separata prickar i olika färger. Analog (oljemålning). Diskret.
Bild 11 från presentation "Kodning och behandling av information"... Arkivstorleken med presentationen är 445 KB.Informatik årskurs 9
sammanfattningar av andra presentationerForking Algorithms - OM tillstånd, DÅ åtgärd. Vad vet vi. Lektionens struktur. Forking -algoritm. Följ algoritmen och fyll i tabellen. En student som fick 85 till 100 poäng, inklusive, går vidare till tävlingens andra omgång. Ange antalet poäng och avgör om han tog sig till andra omgången. Hitta det största talet mellan a och b. Skriv ett program på ett programmeringsspråk. En förgreningsalgoritm är en algoritm där, beroende på ett tillstånd, antingen en eller annan sekvens av åtgärder utförs.
"Skapande av artificiell intelligens" - Simuleringsmetoden. Tillvägagångssätt för att bygga system för artificiell intelligens. Ett evolutionärt förhållningssätt. Artificiell intelligens. Kan leva ihop med många människor, hjälpa till att hantera personliga problem. Strukturellt tillvägagångssätt. Logiskt tillvägagångssätt. Utvecklingsproblem. Utvecklingsmöjligheter och användningsområden.
Cykliska program - Siffra. Slinga med förutsättning. Hitta beloppet. Slinga med efterkondition. Slinga med parameter. Euklids algoritm. Cykliska program. Hitta summan av naturliga tal. Cykel koncept. En initial avgift. Tabellfunktion. Beräkna. Exempel. Avdelare. Datavetenskap. Hitta antalet nummer. Hitta. Hitta antalet tresiffriga naturnummer. Tresiffriga nummer. Hitta uppsättningen värden för funktionen. Dollarkonverteringstabell.
"Vad är e -post" - Avsändare. E-postadress. E -posthistorik. Frågan om uppkomsten av e-post. Brevets struktur. Mail routing. Brev. E-post. Kopiera. Datum. X-mailer. E-post. Hur e -post fungerar.
"Arbeta med e-post"-E-postadress. Brevlåda. E -postprotokoll. Fildelningsnätverk. Separering av adresser. Fördelar med e -post. Mailklienter. Uppfinnaren av e -post. Adress. E-post. Programvara för att arbeta med e-post. Hur e -post fungerar. Telefonkonferens. Mejl server. Filutbyte.
"Bearbetning i Photoshop" - Coola killar. Hur man skiljer en falsk. Raster och vektorbilder. Introduktion. Toppplatser. Adobe Photoshop -program. Retuschering. Photoshop-tävlingar. Ljusstyrkekorrigering. Mina vänner. Den praktiska delen. Liknande program. Huvudsak. Design. Ovanliga djur. Montering av flera bilder.
Att ersätta en kontinuerlig bild med en diskret kan göras på olika sätt. Det är till exempel möjligt att välja vilket system som helst med ortogonala funktioner och, efter att ha beräknat koefficienterna för bildrepresentationen enligt detta system (enligt denna grund), ersätta bilden med dem. Olika baser gör det möjligt att bilda olika diskreta representationer av en kontinuerlig bild. Den vanligaste är emellertid periodisk provtagning, särskilt, som nämnts ovan, provtagning med en rektangulär raster. En sådan samplingsmetod kan betraktas som ett av alternativen för att använda en ortogonal bas som använder skiftade -funktioner som dess element. Vidare kommer vi i allmänhet att överväga i detalj huvuddragen för rektangulär provtagning.
Låta vara en kontinuerlig bild, och en diskret motsvarande den, erhållen från en kontinuerlig genom rektangulär diskretisering. Detta betyder att förhållandet mellan dem bestäms av uttrycket:
var är de vertikala och horisontella stegen respektive provtagningsintervallen. Figur 1.1 illustrerar placeringen av prover på ett plan för rektangulär provtagning.
Huvudfrågan som uppstår när en kontinuerlig bild ersätts med en diskret är att bestämma under vilka förutsättningar en sådan ersättning är fullständig, d.v.s. inte åtföljs av förlust av information som finns i den kontinuerliga signalen. Det finns inga förluster om det med en diskret signal är möjligt att återställa en kontinuerlig. Ur matematisk synvinkel är frågan därför att återställa en kontinuerlig signal i tvådimensionella intervall mellan noder där dess värden är kända, eller med andra ord vid implementeringen av tvådimensionell interpolation. Denna fråga kan besvaras genom att analysera de spektrala egenskaperna hos kontinuerliga och diskreta bilder.
Det tvådimensionella kontinuerliga frekvensspektrumet för den kontinuerliga signalen bestäms av den tvådimensionella framåtriktade Fouriertransformationen:
som motsvarar den tvådimensionella inversa kontinuerliga Fouriertransformationen:
Den sista relationen är sann för alla värden, inklusive vid noderna i ett rektangulärt gitter 
... Därför, för signalvärdena vid noder, med hänsyn till (1.1), kan relation (1.3) skrivas i formen:
För korthet betecknar vi med ett rektangulärt snitt i den tvådimensionella frekvensdomänen. Beräkningen av integralen i (1.4) över hela frekvensdomänen kan ersättas med att integrera över enskilda sektioner och summera resultaten:
Genom att ändra variabler enligt regeln uppnår vi oberoende av integrationsregionen från siffror och:
Det beaktas här att 
för alla heltalsvärden och. Detta uttryck är mycket nära formen för den inversa Fourier -transformationen. Den enda skillnaden är fel form av den exponentiella faktorn. För att ge den den form som krävs introducerar vi de normaliserade frekvenserna och ändrar variablerna i enlighet därmed. Som ett resultat får vi:
Nu har uttrycket (1.5) formen av den inversa Fouriertransformen, därför funktionen under heltecknet
(1.6)
är ett tvådimensionellt spektrum av en diskret bild. I planet med onormaliserade frekvenser har uttryck (1.6) formen:
(1.7)
Av (1.7) följer att det tvådimensionella spektrumet för en diskret bild är rektangulärt periodiskt med perioder och längs frekvensaxlarna respektive. Spektrumet för en diskret bild bildas som ett resultat av summeringen av ett oändligt antal spektra av en kontinuerlig bild, som skiljer sig från varandra i frekvensskift och. Figur 1.2 visar kvalitativt förhållandet mellan de tvådimensionella spektra av kontinuerliga (Figur 1.2.a) och diskreta (Figur 1.2.b) bilder.
|
|
|
|
Ris. 1.2. Frekvensspektra för kontinuerliga och diskreta bilder |
|
Själva resultatet av summeringen beror väsentligen på värdena för dessa frekvensskift, eller med andra ord på valet av samplingsintervall. Låt oss anta att spektrumet för en kontinuerlig bild är icke-noll i något tvådimensionellt område i närheten av nollfrekvensen, dvs det beskrivs med en tvådimensionell ändlig funktion. Om provtagningsintervallen i detta fall väljs så att 
för ,, då kommer superpositionen av enskilda grenar under bildandet av summan (1.7) inte att inträffa. Därför kommer endast en term att skilja sig från noll inom varje rektangulär sektion. I synnerhet för vi har:
vid,. (1.8)
Således, inom frekvensområdet, sammanfaller spektra för kontinuerliga och diskreta bilder upp till en konstant faktor. I detta fall innehåller den diskreta bildens spektrum i denna frekvensdomän fullständig information om spektrumet för den kontinuerliga bilden. Vi betonar att denna slump endast sker under de villkor som bestäms av ett bra urval av provtagningsintervall. Observera att uppfyllandet av dessa villkor enligt (1.8) uppnås med tillräckligt små värden för provtagningsintervallen, vilket måste uppfylla kraven:
i vilka är gränsfrekvenserna för det tvådimensionella spektrumet.
Relation (1.8) definierar en metod för att erhålla en kontinuerlig bild från en diskret. För att göra detta är det tillräckligt att utföra tvådimensionell filtrering av en diskret bild med ett lågpassfilter med ett frekvenssvar
Bildens spektrum vid dess utgång innehåller komponenter som inte är noll endast i frekvensdomänen och är lika, enligt (1.8), med spektrumet för en kontinuerlig bild. Detta innebär att bilden vid utgången av ett idealiskt lågpassfilter är detsamma som.
Således utförs en ideal interpolationsrekonstruktion av en kontinuerlig bild med användning av ett tvådimensionellt filter med ett rektangulärt frekvenssvar (1.10). Det är inte svårt att explicit skriva ner algoritmen för att återställa en kontinuerlig bild. Det tvådimensionella impulssvaret för rekonstruktionsfiltret, som enkelt kan erhållas med den inversa Fouriertransformen av (1.10), har formen:
.
Filterprodukten kan bestämmas med hjälp av en 2D -krökning av inmatningsbilden och ett givet impulssvar. Genom att representera inmatningsbilden som en tvådimensionell sekvens av funktioner
efter att ha gjort konvolutionen hittar vi:
Det resulterande förhållandet indikerar en metod för korrekt interpolering rekonstruktion av en kontinuerlig bild från en känd sekvens av dess tvådimensionella prover. Enligt detta uttryck, för noggrann rekonstruktion i rollen som interpolerande funktioner, bör tvådimensionella funktioner i formen användas. Relation (1.11) är en tvådimensionell version av Kotelnikov-Nyquists sats.
Låt oss återigen betona att dessa resultat är giltiga om signalens tvådimensionella spektrum är ändligt och samplingsintervallen är tillräckligt små. Giltigheten av slutsatserna kränks om minst ett av dessa villkor inte är uppfyllt. Riktiga bilder har sällan spektra med uttalade cutoff-frekvenser. En av anledningarna till att spektrumet är obegränsat är den begränsade storleken på bilden. På grund av detta, när man summerar i (1.7), visas verkan av termer från närliggande spektralband i vart och ett av banden. I detta fall blir exakt rekonstruktion av en kontinuerlig bild i allmänhet omöjlig. I synnerhet leder användningen av ett rektangulärt filter inte till korrekt rekonstruktion.
En egenskap hos den optimala bildrekonstruktionen i intervallen mellan proverna är användningen av alla prover av en diskret bild, enligt förfarande (1.11). Detta är inte alltid bekvämt; det krävs ofta att rekonstruera signalen i det lokala området, beroende på ett litet antal tillgängliga diskreta värden. I dessa fall är det lämpligt att tillämpa kvasi-optimal återhämtning med hjälp av olika interpoleringsfunktioner. Denna typ av problem uppstår till exempel när man löser problemet med att länka två bilder, när, på grund av den geometriska oöverensstämmelsen mellan dessa bilder, de tillgängliga avläsningarna för en av dem kan motsvara vissa punkter som ligger i intervallen mellan noderna i Övrig. Lösningen på detta problem diskuteras mer i detalj i de följande avsnitten i denna handbok.
|
|
|
|
|
|
|
Ris. 1.3. Samplingsintervallets effekt på bildrekonstruktion "Fingeravtryck" |
|
Ris. 1.3 illustrerar effekten av samplingsintervall på bildrekonstruktion. Originalbilden, som är ett fingeravtryck, visas i fig. 1.3, a och en av sektionerna i dess normaliserade spektrum visas i fig. 1.3, b. Den här bilden är diskret och värdet används som gränsfrekvens. Som följer av fig. 1.3, b, värdet på spektrumet vid denna frekvens är försumbart, vilket garanterar en högkvalitativ restaurering. I själva verket observeras i fig. 1.3 En bild är resultatet av återställning av en kontinuerlig bild, och rollen som ett återställningsfilter spelas av en visualiseringsenhet - en bildskärm eller en skrivare. I denna mening är bilden i fig. 1.3.a kan betraktas som kontinuerlig.
Ris. 1.3, c, d visar konsekvenserna av fel val av provtagningsintervall. När de erhölls utfördes den "kontinuerliga" bilddiskretiseringen i fig. 1.3.а genom att gallra dess prover. Ris. 1.3, c motsvarar en ökning av provtagningssteget för varje koordinat med tre, och Fig. 1,3, d - fyra gånger. Detta skulle vara acceptabelt om värdena för avstängningsfrekvenserna var lägre med samma antal gånger. I själva verket, som kan ses från fig. 1.3, b, det föreligger ett brott mot kraven (1.9), särskilt grovt med en fyrfaldig decimering av prover. Därför är bilderna som rekonstrueras med algoritmen (1.11) inte bara defokuserade utan förvränger också utskriftens struktur starkt.
|
|
|
|
|
|
|
Ris. 1.4. Samplingsintervallets effekt på återställandet av "Porträtt" -bilden |
|
I fig. 1.4 visar en liknande serie resultat som erhållits för en bild av "porträtt" -typen. Konsekvenserna av kraftigare gallring (fyra gånger i fig. 1.4.c och sex gånger i fig. 1.4.d) manifesteras främst i förlusten av definition. Subjektivt tycks kvalitetsförlusterna vara mindre signifikanta än i fig. 1.3. Detta förklaras av den betydligt mindre spektrumbredden än fingeravtrycksbilden. Sampling av originalbilden motsvarar cutoff-frekvensen. Såsom framgår av fig. 1.4.b, detta värde är mycket högre än det verkliga värdet. En ökning av provtagningsintervallet, illustrerad i fig. 1.3, c, d, även om det förvärrar bilden, leder det fortfarande inte till så destruktiva konsekvenser som i föregående exempel.
Signaler anländer till informationsbehandlingssystemet, som regel, i en kontinuerlig form. För datorbehandling av kontinuerliga signaler är det först och främst nödvändigt att konvertera dem till digitala. För detta utförs operationerna för provtagning och kvantisering.
Bildsampling
ProvtagningÄr omvandlingen av en kontinuerlig signal till en sekvens av siffror (samplingar), det vill säga representationen av denna signal i någon ändlig dimension. Denna syn består i att projicera en signal till en given grund.
Det mest bekväma ur bearbetningsorganisationens synvinkel och det naturliga sättet att sampla är presentationen av signaler i form av ett urval av deras värden (samplingar) i separata, regelbundet åtskilda punkter. Denna metod kallas rasterisering, och sekvensen av noder vid vilka prover tas är raster... Intervallet genom vilket värdena för den kontinuerliga signalen tas kallas provtagningssteg... Värdet invers till steget kallas samplingshastighet,
En väsentlig fråga som uppstår under samplingen: med vilken frekvens att ta prover av signalen för att kunna återställa den från dessa sampel? Uppenbarligen, om prover tas för sällan, kommer de inte att innehålla information om en snabbt föränderlig signal. Förändringshastigheten för en signal kännetecknas av den övre frekvensen av dess spektrum. Således är det minsta tillåtna samplingsintervallet relaterat till den högsta frekvensen för signalspektret (omvänt proportionellt mot det).
När det gäller enhetlig provtagning är det sant Kotelnikovs sats publicerades 1933 i verket ”Om eterns och trådens bandbredd inom telekommunikation”. Den säger: om en kontinuerlig signal har ett frekvensbegränsat spektrum, så kan den fullständigt och entydigt rekonstrueras från sina diskreta prover tagna med en period, d.v.s. med frekvens.
Signalåterställning utförs med funktionen 
... Kotelnikov bevisade att en kontinuerlig signal som uppfyller ovanstående kriterier kan representeras som en serie:
.
Denna sats kallas också samplingssatsen. Funktionen kallas också räknefunktion eller Kotelnikov, även om en interpolationsserie av denna typ studerades av Whitaker 1915. Räkningsfunktionen har en oändlig omfattning i tid och når sitt maximala värde, lika med en, vid den punkt i förhållande till vilken den är symmetrisk.
Var och en av dessa funktioner kan ses som ett svar på ett ideal lågpassfilter(LPF) på deltapulsen som anländer vid tidpunkten. För att återställa en kontinuerlig signal från dess diskreta prover måste de således passeras genom motsvarande lågpassfilter. Det bör noteras att ett sådant filter är icke-kausalt och fysiskt orealiserbart.
Det angivna förhållandet innebär möjligheten till exakt rekonstruktion av signaler med ett begränsat spektrum från sekvensen av deras sampel. Begränsade spektrumsignaler- det här är signaler, vars Fourierspektrum endast är noll inom en begränsad del av definitionsdomänen. Optiska signaler kan tillskrivas dem, eftersom Fourierspektrumet av bilder som erhålls i optiska system är begränsat på grund av den begränsade storleken på deras element. Frekvensen kallas Nyquist frekvens... Detta är gränsfrekvensen över vilken det inte bör finnas några spektrala komponenter i insignalen.
Kvantifiera bilder
Vid digital bildbehandling är det kontinuerliga dynamiska området för luminansvärden uppdelat i ett antal diskreta nivåer. Denna procedur kallas kvantisering... Dess väsen ligger i omvandlingen av en kontinuerlig variabel till en diskret variabel som tar en begränsad uppsättning värden. Dessa värden kallas kvantiseringsnivåer... I det allmänna fallet uttrycks transformationen med en stegfunktion (fig. 1). Om bildprovets intensitet hör till intervallet (dvs. när 
), då ersätts det ursprungliga provet med kvantiseringsnivån, där 
– kvantiseringströsklar... Det antas att det dynamiska intervallet för ljusstyrka är begränsat och lika.
Ris. 1. Funktion som beskriver kvantisering
Huvuduppgiften i detta fall är att bestämma värdena för trösklarna och kvantiseringsnivåerna. Det enklaste sättet att lösa detta problem är att dela upp det dynamiska området i lika stora intervall. Detta är dock inte den bästa lösningen. Om intensitetsvärdena för de flesta bildproverna är grupperade, till exempel i den "mörka" regionen och antalet nivåer är begränsade, är det lämpligt att kvantifiera ojämnt. I den "mörka" regionen är det nödvändigt att kvantifiera oftare och mindre ofta i den "ljusa" regionen. Detta kommer att minska kvantiseringsfelet.
I digitala bildbehandlingssystem strävar de efter att minska antalet nivåer och kvantiseringströsklar, eftersom mängden information som krävs för att koda en bild beror på deras antal. Men med ett relativt litet antal nivåer i en kvantiserad bild kan falska konturer visas. De uppstår som ett resultat av en plötslig förändring av ljusstyrkan i den kvantiserade bilden och är särskilt märkbar i de grunda områdena av dess förändring. Falska konturer försämrar avsevärt bildens bildkvalitet, eftersom människans syn är särskilt känslig för konturer. Med enhetlig kvantisering kräver typiska bilder minst 64 nivåer.
Att berätta och visa med exemplet med Pascal: 1) Vad är absolut och vad är det för? 2) Vad är asm och vad är det för? 3) Vad ärkonstruktör och destruktor och vad är det till för?
4) Vad är implementering och vad är det för?
5) Namnge modulerna Pascal (i användningsraden, till exempel crt) och vilka funktioner har den här modulen?
6) Vad är variabelns typ: pekare (pekare)
7) Och slutligen: vad betyder symbolen @, #, $, ^
1. Vad är ett föremål? 2. Vad är ett system? 3. Vad är det vanliga namnet på ett objekt? Ge ett exempel. 4. Vad är ett enda objektnamn? Ge ett exempel.5.Ge ett exempel på ett naturligt system 6. Ge ett exempel på ett tekniskt system 7. Ge ett exempel på ett blandat system. Ge ett exempel på ett immateriellt system.9. Vad är en klassificering? 10. Vad är en funktionsklass?
1.23 fråga - lista driftsätten för subd -åtkomst:Skapa ett bord i designläge;
-skapa ett bord med hjälp av en guide;
-skapa en tabell genom att mata in data.
2. Vad är vektorformat?
3.Kan följande hänföras till serviceprogram:
a) diskunderhållsprogram (kopiering, desinfektion, formatering, etc.)
b) komprimering av filer på skivor (arkiverare)
c) bekämpa datavirus och mycket mer.
Jag tror själv att svar B är rätt eller fel?
4. vad hänför sig till algoritmens egenskaper (a. Diskrethet, b. Effektivitet c. Masskaraktär, d. Bestämdhet, d. Genomförbarhet och begriplighet) - här tror jag att alla alternativ är korrekta. Rätt eller fel?
7 Enkelt flervalsprov13. Processorns klockfrekvens är:
A. antalet binära operationer som utförs av processorn per tidsenhet
B. antalet pulser som genereras på en sekund som synkroniserar datorns noder
C. antalet möjliga processoråtkomst till RAM per tidsenhet
D. informationsutbyte mellan processor och input / output -enheter
14.Ange den minsta uppsättning enheter som krävs för datorn:
A. skrivare, systemenhet, tangentbord
B. processor, RAM, bildskärm, tangentbord
C. processor, streamer, hårddisk
D. bildskärm, systemenhet, tangentbord
15. Vad är en mikroprocessor?
A. integrerad mikrokrets, som utför kommandon som kommer till dess ingång och kontroller
Datorarbete
B. en enhet för lagring av data som ofta används i arbetet
C. enhet för utmatning av text eller grafisk information
D. alfanumerisk datautmatningsenhet
16. Användarinteraktion med mjukvarumiljön utförs med:
A. operativsystem
B. filsystem
C. ansökningar
D. filhanterare
17. Användaren kan direkt styra programvaran från
Med hjälp:
A. operativsystem
B. GUI
C. användargränssnitt
D. filhanterare
18. Metoder för att lagra data på ett fysiskt medium bestäms av:
A. operativsystem
B. applikationsprogramvara
C. filsystem
D. filhanterare
19. Grafisk miljö där objekt och kontroller i Windows -systemet visas,
Skapad för användarens bekvämlighet:
A. hårdvarugränssnitt
B. användargränssnitt
C. skrivbord
D. programmeringsgränssnitt
20. Datorns hastighet beror på:
A. CPU -klockhastighet
B. närvaron eller frånvaron av en ansluten skrivare
C. Organisation av operativsystemets gränssnitt
D. externt lagringsutrymme
