При кодировании с помощью системы CMYK для представления цветной графики надо иметь 8*4=32 двоичных разряда.

Режим High Color - это кодирование при помощи 16-разрядных двоичных чисел. При этом режиме значительно уменьшается диапазон кодируемых цветов (65 636 цветов – 16-ти битный цвет).

При индексном режиме кодирования цвета можно передать всего лишь 256 цветовых оттенков. Каждый цвет кодируется при помощи восьми бит данных.

Понятно, что 256 оттенков цвета не передают весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, поэтому подразумевается, что к графическим данным прилагается палитра (справочная таблица), без которой воспроизведение будет неадекватным: море может получиться красным, а листья - синими.

Сам код точки растра в данном случае означает не сам по себе цвет, а только его номер (индекс) в палитре. Отсюда и название режима - индексный.

Кодирование звуковой информации

Еще древнегреческий философ и ученый - Аристотель, исходя из наблюдений, объяснял природу звука, полагая, что звучащее тело создает попеременное сжатие и разрежение воздуха.

Так, колеблющаяся струна то разряжает, то уплотняет воздух, а из-за упругости воздуха эти чередующиеся воздействия передаются дальше в пространство - от слоя к слою, возникают упругие волны. Достигая нашего уха, они воздействуют на барабанные перепонки и вызывают ощущение звука.

На слух человек воспринимает упругие волны, имеющие частоту где-то в пределах от 16 Гц до 20 кГц (1 Гц - 1 колебание в секунду). В соответствии с этим упругие волны в любой среде, частоты которых лежат в указанных пределах, называют звуковыми волнами или просто звуком.

Аналого-цифровое преобразование звука

Звуковые волны при помощи микрофона превращаются в аналоговый переменный электрический сигнал.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – это устройство, которое переводит сигнал в цифровую форму. В упрощенном виде принцип работы АЦП заключается в следующем: через определенные промежутки времени измеряется амплитуда сигнала и далее сохраняется в памяти последовательность чисел, несущих информацию об изменениях амплитуды.

Термином семпл (Sample ) называют как промежуток времени между двумя измерениями амплитуды аналогового звукового сигнала, так и последовательность цифровых данных, которые получили путем аналого-цифрового преобразования звука.

Сам процесс преобразования называют семплированием, на русском техническом языке это обычная дискретизация.

Важными параметрами семплирования являются два: частота и разрядность. Частота - количество измерений амплитуды аналогового сигнала в секунду. Разрядность указывает с какой точностью сохраняются изменения амплитуды аналогового сигнала.

Именно от разрядности зависит достоверность восстановления формы волны.

Значения разрядности для звука

Обычно используют 8, 16-битное или 24-битное представление значений амплитуды.

8-битное кодирование, позволяет достичь точность изменения амплитуды аналогового сигнала до 1/256 от динамического диапазона цифрового устройства. Применяют в мультимедийных приложениях, где не требуется высокое качество звука.

Если использовать 16-битное кодирование для представления значений амплитуды звукового сигнала, то точность измерения возрастет в 256 раз. Используется при записи компакт-дисков.

В качественных преобразователях принято использовать 24-битное кодирование сигнала, что позволяет получать высококачественную оцифровку звука.

Форматы данных в ЭВМ

Данные, обрабатываемые ЭВМ, делятся на три группы: 1.логические коды, 2.числа с фиксированной запятой,

3.числа с плавающей запятой.

Представление логических кодов и структура разрядной сетки

Логическими кодами могут быть представлены символьные величины, числа без знака и битовые величины

Логические коды могут размещаться в отдельных байтах и в словах

Страница 20 из 45

Для их представления используются все разряды: для байта от 0-го до 7-го, для слова из 2 байт – от 0-го до 15-го, причем старший разряд всегда содержит 0.

Числа без знака имеют диапазон представления от 000 до 3778 – для байта, от 000000 до 1777778 – для слова

Представление чисел в формате с фиксированной запятой и особенности данного формата

Структура разрядной сетки:

xmax (2n 2 m ) xmin (2n 2 m )

-

Особенности данного формата: 1.Переполнение разрядной сетки

При выполнении операций над числами, представленными в формате с фиксированной запятой, они масштабируются таким образом, чтобы каждое число лежало в интервале (-1,+1)

При этом необходимо следить за тем, чтобы в результате операций результат не получился большим, чем 2k-1, где k – число разрядов, отведенных для представления чисел в памяти ЭВМ

Такая опасность есть при выполнении операций сложения и деления, когда возможен случай переполнения разрядной сетки: результат по модулю > 1.

2.Появление машинного нуля Опасность представляют также операции вычитания и умножения. При вычитании может

получиться так, что разность станет числом меньшим, чем представляется в машине, и результат исчезнет. При многократном умножении (из-за того, что умножаются числа, меньшие единицы) может произойти то же самое.

Поэтому при использовании формата представления чисел с фиксированной запятой приходится следить также за случаями, связанными с появлением машинного нуля.

3.Накопление абсолютной погрешности Неизбежным при использовании такого формата является процесс накопления абсолютной

погрешности вычислений из-за перемасштабирования, при котором цифры младших разрядов (а именно в них накапливается абсолютная погрешность) передвигаются в старшие разряды.

Все перечисленные выше недостатки привели к тому, что в универсальных ЭВМ представление чисел с фиксированной запятой практически перестало применяться.

Оно сохраняется в специализированных ЭВМ, где диапазон изменения чисел заранее проанализирован, а также в некоторых микропроцессорах и микро–ЭВМ.

4.Аппаратная реализация арифметических операций с числами в формате с фиксированной

запятой намного проще, чем с числами в формате с плавающей запятой.
5.При этом существуют ЭВМ как с дробной арифметикой (n=0),	так и
с целочисленной (m=0).

Представление чисел в формате с плавающей запятой

Любое вещественное число x, представленное в системе счисления с основанием K, можно записать в виде: x m K p

где m – мантисса, p – характеристика (или порядок) числа.

Страница 21 из 45

Если |m|<1, то запись числа называется нормализованной слева.

Запись числа называют нормализованной справа, если после запятой в мантиссе стоит не нуль

Процедура нормализации справа

ВЭВМ с целью минимизации погрешности при вычислениях и эффективного использования памяти применяют процедуру нормализации справа.

Вдальнейшем под нормализацией записи числа будем понимать нормализацию справа: после запятой в мантиссе стоит не нуль.

Структура разрядной сетки

–

–

-

Выполнение арифметических операций над числами, представленными в формате с плавающей запятой

При выполнении арифметических операций над числами, представленными в формате с плавающей запятой, надо отдельно выполнять их для порядков и мантисс.

При алгебраическом сложении чисел надо сначала уравнять порядки слагаемых и мантиссы сложить.

При умножении порядки надо складывать, а мантиссы перемножать.

При делении из порядка делимого вычитают порядок делителя, а над мантиссами совершают обычную операцию деления.

Сравнение форматов чисел с фиксированной и плавающей запятой

Понятно, что арифметические операции с числами в формате с плавающей запятой намного сложнее таких же операций для чисел в формате с фиксированной запятой.

Но зато плавающая запятая позволяет производить операции масштабирования автоматически в процессоре ЭВМ, что избавляет от накопления абсолютной погрешности при вычислениях (хотя не избавляет от накопления относительной погрешности).

Страница 22 из 45