Wykład 6 (954kB pdf)

Cyfrowe formy informacji:
tekst, grafika komputerowa, video, dźwięk
Technologie Informacyjne
Tekst
Cyfrowe formy inforamacji
2
dr inż Michał Michna
Tekst

Tekst fizyczny (mówiony, pisany, drukowany) i
elektroniczny

Wszystkie teksty w komputerze są kodowana jako ciągi
bajtów

Kodowanie danych to zamiana formy informacji na inną,
zwykle łatwiejszą dla danego urządzenia do przetworzenia
i zapamiętania

Istnieje wiele różnych sposobów kodowania tekstu
zależnych od systemu
3
dr inż Michał Michna
Tekst – kody ASCII

ASCII (American Standard Code for Information Interchange)

7-bitowy kod przyporządkowujący liczby z zakresu 0-127 literom
(alfabetu angielskiego), cyfrom, znakom przestankowym i innym
symbolom oraz poleceniom sterującym

8 bit – kod rozszerzony,

znaki narodowe,

semigraficzne (rysowanie ramek),

znaki sterujące (drukarek)
Strony kodowe

4

ISO 8859-2 (Latin2)

Windows-1250
dr inż Michał Michna
Tekst - UNICODE
Unicode – zestaw znaków mający w zamierzeniu
obejmować wszystkie pisma używane na świecie


1991 - Unicode 1.0, 2008 - Unicode 5.1

obejmuje przydział przestrzeni numeracyjnej poszczególnym
grupom znaków

UTF (unicode transformation format) – sposób
kodowania zanków: UTF-8, UTF-16

Kody pierwszych 256 znaków Unicode pokrywają się z
kodami ISO Latin 1 (czyli ISO-8859-1)
5
dr inż Michał Michna
Tekst

ANSI (Windows)

UTF-8

ASCII Art
6
(__)
(oo)
/-------\/
/ |
||
* ||----||
~~
~~
)/
Y\_/
/~\
dr inż Michał Michna
Pliki tekstowe
Pliki bez formatowania

zawierają tylko tekst zapisany za pomocą znaków

znak końca pliku EOF

edytory tekstu: notatnik, context, notepad++

przykłady:
7

tekst ASCII/Unicode: *.txt

pliki źródłowe programów: *.c, *.h, *.cc, *.cpp, *.s, *.bas, *.pas

dane: *.csv

pliki graficzne: *.dxf

opis stron WWW: *.html. *.css, *.js
dr inż Michał Michna
Pliki tekstowe
Pliki formatowane
 oprócz tekstu posiadają informacje o sposobie
formatowania tekstu, wyglądu strony
 Procesory tekstu


WYSWIG – MS Word, OO Writer, AbiWord
DTP – TEX, Adobe InDesign, QuarkXPress
Przykłady:



8
*.doc, *rtf, *.odf
*.pdf, *.tex,
dr inż Michał Michna
Pliki tekstowe
Pliki formatowane
 oprócz tekstu posiadają informacje o sposobie
formatowania tekstu, wyglądu strony
 Procesory tekstu


WYSWIG – MS Word, OO Writer, AbiWord
DTP – TEX, Adobe InDesign, QuarkXPress
Przykłady:



9
*.doc, *rtf, *.odf
*.pdf, *.tex,
dr inż Michał Michna
Pliki tekstowe
Formaty dokumentów tekstowych i tekstowo-graficznych
obowiązujące w kontaktach podmiotów publicznych z
obywatelami
 zapis i odczyt




.txt – kodowanie Unicode UTF-8
.rtf (Rich Text Format Specification) – wersja 1.6
.odt (Open Document Format for Office Application / ODF) –
wersja 1.0
odczyt


10
.pdf (Portable Document Format) – wersja 1.4
.doc – bez podanej wersji!
dr inż Michał Michna
OpenDocument

OASIS – Open Document Format for Office Applications

Alternatywa dla zamkniętych formatów (doc, xml, ppt)
oraz formatów otwartych (OpenOffice xml)

OpenOffice.org, Google Docs and Spreadsheets, IBM
Workplace, Lotus Symphony, KOffice.
Tekst
Arkusz kalkulacyjny
Prezentacja
Grafika wektorowa
Wykresy
Wzory matematyczne
Obraz
11
.odt
.ods
.odp
.odg
.odc
.odf
.odi
dr inż Michał Michna
Grafika komputerowa
Cyfrowe formy informacji
12
dr inż Michał Michna
Grafika komputerowa

Dział informatyki zajmujący się wykorzystaniem komputerów
do generowania obrazów oraz wizualizacją rzeczywistych
danych.

Jest narzędziem powszechnie stosowanym w nauce, technice,
kulturze oraz rozrywce

Zastosowania:







13
kartografia,
wizualizacja danych pomiarowych i symulacji komputerowych,
diagnostyka medyczna,
kreślenie i projektowanie wspomagane komputerowo (CAD),
przygotowanie publikacji (DTP),
efekty specjalne w filmach,
gry komputerowe.
dr inż Michał Michna
Grafika komputerowa

Grafika dwuwymiarowa (2D)
wszystkie obiekty są płaskie (w szczególności każdy
obraz rastrowy należy do tej kategorii)

Grafika trójwymiarowa (3D)
obiekty są umieszczone w przestrzeni trójwymiarowej i
celem programu komputerowego jest przede wszystkim
przedstawienie trójwymiarowego świata na
dwuwymiarowym obrazie
14
dr inż Michał Michna
Grafika komputerowa

Grafika wektorowa
obraz jest rysowany za pomocą kresek lub łuków i innych
figur geometrycznych, dla których zapamiętywane są
charakterystyczne dane, (np. dla okręgu będzie to środek i
promień, dla odcinka współrzędne punktów końcowych).

Grafika rastrowa
obraz jest budowany z prostokątnej siatki leżących blisko
siebie punktów (tzw. pikseli), dla których zapamiętywane
są określone cechy (kolor, natężenie)
16
dr inż Michał Michna
Grafika wektorowa

Zalety:






skalowalność, prostota opisu,
mniejszy rozmiar pliku wynikowego,
opis przestrzeni trójwymiarowych,
możliwość użycia ploterów CAM,
możliwość konwersji do grafiki rastrowej.
Wady

17
ogromna złożoność pamięciowa dla obrazów
fotorealistycznych
dr inż Michał Michna
Grafika wektorowa

Zastosowanie







schematy naukowe i techniczne
mapy i plany,
logo, herby, flagi, godła,
różnego typu znaki, np. drogowe,
część graficznej twórczości artystycznej (np. komiksy)
fonty
Formaty zapisu i programy




18
W3C : *.svg
Autodesk AutoCAD, INVENTOR: *.dxf, *.dwg, *.ipt
CorelDraw: *.cdr
Microsoft: *.wmf
dr inż Michał Michna
LINE
5
207
330
1F
100
AcDbEntity
8
pasmo
100
Grafika rastrowa

Reprezentacja obrazu za pomocą pionowo-poziomej siatki
odpowiednio kolorowanych pikseli na monitorze komputera

Bez zastosowania kompresji kolor każdego piksela jest
definiowany osobno

Umożliwia uzyskanie dużego realizmu kolorystycznego
poprzez indywidualne określanie barwy każdego elementu.

Nie pozwala na dokonywanie transformacji geometrycznych na
elementach składowych (obrazu)

Wielkość plików szybko rośnie wraz z rozdzielczością (liczbą
pikseli) obrazu.
20
dr inż Michał Michna
Grafika rastrowa

Zastosowanie:
 Grafika fotorealistyczna,
 Cyfrowa obróbka obrazu,
 Fotografia cyfrowa,
 Telewizja cyfrowa i wideo,
 Internet

Formaty plików
 BMP – mapa bitowa
 TIF – Tagget Image File Format
 JPG, JPEG – pełna paleta barw RGB stratną kompresja DCT.
 PNG - Potrable Network Graphics
21
dr inż Michał Michna
Modelowanie obiektów 3D
22
dr inż Michał Michna
Modelowanie obiektów 3D

Biblioteka każdego programu CAD zawiera skończoną
liczbę standardowych obiektów 3D.

W przypadku bardziej złożonych obiektów użytkownik
ma do dyspozycji pewien zbiór komputerowych narzędzi i
technik, za pomocą których
może narysować dowolny
model 3D.

Każdy program CAD
zawiera specyficzny
dla siebie zbiór narzędzi,
ale niektóre techniki
modelowania są podobne
23
dr inż Michał Michna
Wyciągnięcie proste
pochylenie
Wektor
wyciągnięcia
Obiekt kształtowy
podstawa
24
dr inż Michał Michna
Wyciągnięcie złożone
Profil 3
Profil 2
Profil 1
25
dr inż Michał Michna
Przeciągnięcie
Ścieżka
przeciągnięcia
Obiekt kształtowy
podstawa
26
dr inż Michał Michna
Obrót
Oś obrotu
Obrót o 135 stopni
Obiekt kształtowy
podstawa
27
dr inż Michał Michna
Suma logiczna
Suma
logiczna
A+ B
Operand A
28
Operand B
Siatka obiektu wynikowego.
Znikają niektóre pierwotne
węzły obiektu A i B oraz
tworzą się nowe węzły.
Następuje zmiana organizacji
węzłów
dr inż Michał Michna
Iloczyn logiczny (część wspólna)
Iloczyn logiczny
A*B
Operand A
29
Operand B
Siatka obiektu wynikowego.
Tworzą się nowe węzły
odpowiednio zorganizowane
dr inż Michał Michna
Różnica logiczna
Różnica logiczna
A–B
Różnica logiczna
B –A
Operand A
30
Operand B
dr inż Michał Michna
Dźwięk
31
dr inż Michał Michna
Kodowanie dźwięków

Dźwięk - fala akustyczna rozchodząca się w danym
ośrodku sprężystym (ciele stałym, płynie, gazie) zdolna
wytworzyć wrażenie słuchowe, które dla człowieka
zawarte jest w paśmie między częstotliwościami
granicznymi od ok. 16 Hz do 20 kHz.

Cechy dźwięku:




32
Wysokość dźwięku
Głośność dźwięku
Czas trwania dźwięku
Barwa dźwięku
dr inż Michał Michna
Kodowanie dźwięku – postać analogowa
33
dr inż Michał Michna
Kodowanie dźwięku – postać cyfrowa

Proces zmiany sygnału
analogowego na cyfrowy składa
się z trzech etapów

Próbkowania – polega na
pobieraniu chwilowych wartości
sygnału z określona
częstotliwością - w telefonii
wystarczy, że wynosi ona 8 kHz,

Kwantyzacji – proces zmiany
wartości pobranych próbek na
skończoną liczbę nieciągłych
wartości,

Właściwego kodowania
34
dr inż Michał Michna
Próbkowanie
Twierdzenie KotielnikowaShannona
Sygnał ciągły może być ponownie
wiernie odtworzony z sygnału
dyskretnego, jeśli był próbkowany z
częstotliwością co najmniej dwa
razy większą od granicznej
częstotliwości swego widma.
Częstotliwość próbkowania
CD-Audio 44100kHz
35
dr inż Michał Michna
Kwantyzacja
Poziomy reprezentacji koduje się
za pomocą liczb całkowitych
16 bitowych (65536 poziomów )
8 bitowych (256 poziomów).
Przypisanie wartości analogowych do najbliższych
poziomów reprezentacji.
Nieunikniona jest nieodwracalna utrata informacji.
36
dr inż Michał Michna
Formaty plików dźwiękowych

CD-Audio – kodowanie PCM o częstotliwości
próbkowania 44,1 kHz i rozdzielczości 16 bitów na
próbkę.

WAV – pozwala na zapis muzyki z jakością płyty
kompaktowej (44.1 kHz, 16 bit, stereo). Pliki w tym
formacie są bardzo duże (1 sekunda dźwięku to 172 kB).
MP3 – MPEG-1/2 Audio Layer-3, stratnej kompresji
dźwięku opierający się na zmodyfikowanej dyskretnej
transformacie cosinusowej i używający modelu
psychoakustycznego

37
dr inż Michał Michna