JELÁTALAKÍTÁS ÉS KÓDOLÁS I.

Átírás

1 JELÁTALAKÍTÁS ÉS KÓDOLÁS I.

2 Jel Kódolt formában információt hordoz. Fajtái informatikai szempontból: Analóg jel Digitális jel

3 Analóg jel Az analóg jel két érték között bármilyen tetszőleges értéket felvehet, vagyis az ilyen jel a két érték között folytonos. Pl.: tömeg, idő, áramerősség ilyen fizikai jel. Az analóg jel egy folyamatosan változó jel idő és amplitúdó szerint egyaránt. Leginkább abban különbözik a digitális jeltől, hogy az apró ingadozásoknak, hullámzásoknak is van jelentésük. Az analóg jel a közvetítő eszköz valamilyen tulajdonságát használja ki a jel információtartalmának továbbításához.

4 Digitális jel Olyan jel, ami csak véges számú, előre meghatározható értéket vehet fel. Ilyen érték pl.: az iskolai osztályzat, egy iskolába járó diákok száma. Az analóg jelhez képest jóval hibatűrőbb a zajokkal szemben. (A digitális jel valamely változó jelenségnek, vagy fizikai mennyiségnek diszkrét (nem folytonos), megszámlálhatóan felaprózott, s így számokkal felírt értékein alapul.) A digitális adat-átvivő jelek az elektronikus, vagy optikai impulzus két lehetséges értéke közül az egyiket vehetik fel.

5

6 Probléma A környezetünk zöme analóg jeleket állít elő, viszont a számítógépek (zöme) digitális jeleket tudnak feldolgozni. Megoldás: analóg jel digitalizálása.

7 Digitalizálás Analóg jelből digitális jel előállítása. Fázisai: Mintavételezés: adott időközönként mintavétel az analóg jelből. A következő mintavételig eltelt időben történő analóg jelváltozás elveszik. Kvantálás: a vett mintaértékek besorolása egy-egy értéktartományba hiszen ezen is csak véges számú értéket vehet fel a digitális jel.

8 Digitalizálás II. A digitalizált jel minősége javítható: Mintavételezési időköz csökkentése, vagyis a minél gyakoribb mintavételezéssel ld. MP3 A kvantálási tartományok szűkítése, vagyis minél több kvantálási tartomány megadása ld. egy digitális kép felbontása

9 AD átalakító

10 Mintavételezés

11 Kvantálás

12 Hang digitalizálása CD minőségű hang digitális előállításához legalább 44,1 khz-es mintavételi frekvenciát kell használni, vagyis az átalakítandó analóg hangból 1 mp alatt szor kell mintát venni. Valójában az a szokás, hogy a digitalizálandó hang legmagasabb frekvenciájának kétszeresére állítják a mintavételi frekvenciát.

13 Hang digitalizálása II. A mintavétel során keletkezett értékeket tartományokba sorolják a kvantálás során minél többféle kvantálási tartományt használnak, annál jobb lesz a digitális hang minősége. A kvantálás minőségét bitben adják meg. Pl.: a 16 bites kvantálás azt jelenti, hogy on (65536) kvantálási tartományt használnak.

14 Hang digitalizálása III. A digitalizálás során azt is el kell dönteni, hogy egy vagy két csatornán rögzítjük a jelet, vagyis mono vagy sztereó (térérzetet adó) hangot hozunk létre. A létrejött digitalizált adathalmazt rögzíteni kell valamilyen (fájl)formátumban: Tömörítetlenül nincs átalakítás, de nagy fájlméret: WAV, AIFF. Tömörítetten: van átalakítás (zömében veszteséget okozó) lejátszásához dekóder kell, de kisebb méret, pl.: FLAC (veszteségmentes); MP3, WMA.

15 Hang digitalizálása IV. Mikrofonból jövő analóg jelet a hangkártya digitalizálja a számítógépben.

16 Audacity

17 Kép digitalizálása Szkenner, digitális fényképezőgép vagy telefon, stb. állítja elő a digitális képi jelet. Egy kép digitalizáltságának, digitális minőségének jellemzésére két értéket szokás megadni: Felbontás: mintavételezés gyakoriságától függ Színmélység: a kvantálási szintek számosságától függ.

18 Kép digitalizálása II. Felbontás: jelentése, hogy a képből milyen sűrűséggel vesznek mintát, mennyire részletgazdag a mintavétel. Mértékegysége: DPI. Jelentése, hogy hány pixel (tovább nem bontható képpont) különböztethető meg 1 inch-en az adott technológia mellett.

19 Kép digitalizálása III. Színmélység: hányféle szín különböztethető meg a digitalizálás (kvantálás) során a mintákban. Bitben adják meg, pl.: 48 bites színmélység jelentése annyi, hogy az adott eszköz on féle színárnyalatot tud megkülönböztetni. Kontraszt: az egyes képpontok fényessége mennyire tér el egymástól.

20 Kép digitalizálása IV. Színkódolási eljárások RGB (Red Green Blue) Additív színkeverés a 3 alapszínből; 24 bites színmélység esetén mindhárom összetevőt 1 byte-on írhatjuk le hexadecimális számokkal: #00AA00 Legnagyobb érték #FFFFFF a fehér; legkisebb # a fekete szín; A 3 alapszínt azonos mennyiségben tartalmazó színkód, a szürke egy árnyalata; Ilyen elven működnek pl.: a monitorok.

21 Kép digitalizálása III. Színkódolási eljárások CMYK (Cyan Magenta Yellow BlacK) Szubsztraktív színkeverés: a három alapszín elnyel bizonyos színeket a visszavert fényből ennek az eredményéből jön létre a kívánt a szín. A CMY együttese elvileg előállítja a feketét, de a gyakorlatban ez nem valósítható meg, ezért használják külön a fekete színt is. Ilyen elven működnek pl.: nyomtatók

22

23 Kép digitalizálása IV. A digitalizált képi adathalmazt különböző (fájl)formátumokban lehet tárolni: Bittérképes formátumok: Az egyes képpontról tárolnak információt, pl.: színe, elhelyezkedése (x,y). Nagyobb képméret, nagyobb fájlméret. Nagyításkor/kicsinyítéskor a minőség romlik. Pl.: bmp; jpg A tároláshoz szükséges méret csökkenthető tömörítéssel: Veszteségmentes: png, gif (csak 256 féle színt kezel!) Veszteséges: jpg, TIFF (minőség vs méret)

24 Kép digitalizálása V. A digitalizált képi adathalmazt különböző (fájl)formátumokban lehet tárolni: Vektorgrafikus: A képet alkotó alakzatokat, vonalakat alakítják át matematikai formulákká és ezeket tárolják. A fájlméret a kép összetettségétől függ. Nagyításkor/kicsinyítéskor a minőség nem romlik. Egyes elemek kijelölése problémamentes. Pl.: wmf; cdr; svg.

25 vektorgrafikus bittérképes

26 Vektorizálás: bittérképesből, vektorgrafikus kép kialakítása

27 OCR optikai karakterfelismerés Szöveges dokumentum digitalizálásához használandó programcsomag

28 Látásunk alapja Az agyunkban keletkező színérzetet, a valóságban előforduló szín 3 jellemzője befolyásolja: Színárnyalat (hue) a fény hullámhosszúságától függ. A szemünk kb. 200-féle színárnyalat megkülönböztetésére képes. Világosság vagy fényintenzitás (intensity) a fényforrás által kibocsátott fotonok mennyisége, illetve az egységnyi felületre beérkező fotonok száma. Például a barna szín spektrális eloszlása a sárgával azonos, de más a világosság értéke. Átlagosan mintegy ötszáz intenzitásfokozatot tudunk a szemünkkel megkülönböztetni. Telítettség (saturation) a színben a fehér összetevő mennyiségét jellemzi. A spektrum-színek 100 %-os telítettségűek, nincs fehér összetevőjük. Ugyanakkor például a rózsaszín néhány százalékban fehér összetevőt tartalmazó vörös. Az átlagos szem húsz különböző telítettségi fokozatot tud elkülöníteni.

29 Színfa

30 Mozgókép digitalizálása Kép és hang digitalizálása egyszerre, egy digitális videokamera vagy digitalizáló kártya segítségével. A jelet videószerkesztő programmal rögzíthető, pl.: Adobe Premiere Pro Pinnacle Studio Sony Vegas Movie Studio Corel Videostudio Final Cut (Mac) A képkockaváltás sebessége 25 FPS vagy több. Különösen fontos a tömörítés: Itt döntően veszteséges adattömörítés, pl.: MPEG1-4

31 Mozgókép tömörítése Az eljárások alapelve, hogy a legtöbb esetben a mozgókép egymást követő álló képkockái csak kevéssé térnek el az őket megelőző, illetve az őket követő képkockáktól. Ha csak a változást tároljuk le, akkor a szükséges adatmennyiség nagyságrendekkel csökkenthető. A tömörítési eljárások abban különböznek, hogy milyen módon igyekeznek megtalálni ezen hasonlóságokat és eltéréseket. Pl.: DivX, XviD

32 Linkek html html html