Кодирование изображений

Кодирование текста

Кодирование чисел

1.1. Кодирование нуля и положительных чисел

0: в 1 байте - 00000000 8 раз

в 1 слове - 0000000000000000 16 раз

в двойном слове 0000000000000000…00 32 раза

+: дополняются слева нулями до размера ячейки, например, число 5 (101₂):

в 1 байте - 00000101

в 1 слове - аналогично.

1.2. Кодирование отрицательных чисел

Для записи отрицательных чисел чаще всего используется дополнительный код.

В 1 байте можно записать 2⁸ = 256 вариантов чисел. Из них одна половина отводится на нуль и положительные числа, другая – на отрицательные числа:

1-ая комбинация - нуль - 00000000

127 (1/2*256-1) - + (от 1 до [phone] ÷ 1111111

128 (1/2*256) - - (от -1 до -128)

Дополнительный код – дополнение к отрицательному числу до 256.

Например, пусть в 1 байт нужно записать отрицательное число -5.

Дополнительный код – это число (-5+256) = 251. Число 251>127 = 0 1111111, т.е. в старшем разряде, который называется знаковым, будет 1, т.е. – отрицательное число. Дополнительный код можно определить ещё и по другому:

Доп.код = (Инверсное число + 1)

Например, отрицательное число - -5 00000101

инверсное число - 11111010

доп. код - 251 11111011

Запись отрицательных чисел в ячейки другого размера проводится аналогично.

Диапазоны чисел, которые можно записывать в ячейки разных размеров, следующие:

1 байт: от -128 = -2⁷ 1000 0000

до 127 =(2⁷ – 1) 0111 1111

1 слово: от -32768 = -2¹⁵ 1000 0000 0000 0000

до 32767 = (2¹⁵-1) 0111 1111 1111 1111

двойное от -2 147 483 648 = -2³¹ 1000 0000 0000… 0000 32 разр.

слово: до 2 147 483 647 = (2³¹-1) 0111 1111 1111 … 1111

Если в процессе вычислений на ПК получается число, которое нельзя записать в предназначенную ячейку, то говорят, что возникло переполнение.

1.3. Знаковые и беззнаковые ячейки

Если заранее известно, что кодируемые числа всегда положительные, то можно использовать беззнаковые ячейки, в которые записываются только неотрицательные числа. При этом, старший разряд теряет смысл знакового, а максимальное положительное число, которое можно записать в такую ячейку, становится в два раза больше. В 1 байт, например, записываются числа от 0 до 255.

Для хранения символа используется 8-миразрядная ячейка (байт). В 1 байте можно записать всего 256 (2⁸) различных чисел – это позволяет закодировать 256 разных символов. Соответствие символов и их кодов задаётся с помощью таблицы – ASCII коды.

Изображение, составленное из большого числа отдельных мелких деталей, вследствие обмана глаза, воспринимается как непрерывное.

Если разбить картинку вертикальными и горизонтальными линиями на маленькие прямоугольники, то полученный двухмерный массив прямоугольников называется растром, а сами прямоугольники – элементами растра, или пикселями.

Чтобы закодировать картинку, надо закодировать числами цвета каждого пикселя и перечислить их по порядку (например, слева направо и сверху вниз). Разумеется, часть информации о картинке при таком кодировании потеряется. Потери будут тем меньше, чем мельче прямоугольнички и чем точнее закодирован цвет каждого из них.

Как же кодировать цвет изображения?

Кодирование чёрно-белых изображений

Для кодирования цвета пикселей отводятся ячейки фиксированного размера, чаще всего от 1 до 8 бит. Чёрный цвет кодируется нулём, а чисто белый – максимальным числом N, которое может быть записано в ячейку. Для одноразрядной ячейки N=1, а для восьмиразрядной N=255.

Человеческий глаз в состоянии различить не более одной - двух сотен разных оттенков серого цвета, поэтому для практических приложений вполне достаточно 8-восьмиразрядных ячеек (255 цветов).

Если выбрано N=1, т.е. каждый элемент изображения имеет либо чёрный (Ч), либо белый (Б) цвет, то полутона приходится имитировать – чередовать Ч и Б цвета.

Кодирование цветных изображений

Для цветных изображений дело обстоит сложнее, т.к. человеческий глаз различает огромное количество разных цветов и оттенков. Глаз воспринимает все цвета как сумму трёх основных цветов: красного (Red), зелёного (Green)и синего (Blue).

Поэтому можно закодировать цвет пикселя тремя числами – яркостью его красной, зелёной и синей составляющей. Здесь уже используются 8-миразрядные ячейки.

Дата добавления: 2014-11-20