Кодирование мультимедиа

Слайд 1. Кодирование мультимедиа: от текста до звука

Как компьютер превращает окружающий мир в нули и единицы

Слайд 2. Как компьютер «видит» информацию?

Компьютер — это электронное устройство, которое понимает только два состояния: «ток есть» и «тока нет». Для него всё вокруг: и фотография кота, и любимая песня, и это предложение — лишь длинные цепочки из $0$ и $1$. Процесс превращения звуков, картинок и букв в такой двоичный код называется кодированием.

Слайд 3. Растровая графика: мир в квадратиках

Изображение на экране состоит из крошечных точек — пикселей.

Разрешение — это количество пикселей по горизонтали и вертикали (например, $1920\times 1080$).

Цвет каждого пикселя кодируется числом.

Чем больше пикселей, тем четче картинка, но тем больше места она занимает.

Слайд 4. Глубина цвета и объём изображения

Глубина цвета ($i$) — это количество бит, выделяемое на один пиксель. Она определяет количество доступных цветов ($N$) по формуле: $N=2^i$.

Информационный объём изображения ($I$) вычисляется просто: нужно умножить общее количество пикселей ($K$) на глубину цвета ($i$):

$I=K\cdot i=(\text{ширина}\cdot \text{высота})\cdot i$.

Слайд 5. Кодирование звука: волна в цифрах

Как часто мы «измеряем» громкость звука в секунду. Измеряется в Герцах (Гц). Чем выше частота, тем точнее цифровой звук похож на оригинал.

Сколько бит памяти мы тратим на запись каждого измерения громкости. Чем больше бит, тем шире динамический диапазон звука.

Слайд 6. Процесс дискретизации звука

Слайд 7. Шпаргалка по формулам объёма

Слайд 8. Кодирование текстовых сообщений

Старый стандарт. 1 символ = 8 бит (1 байт). Позволяет закодировать только 256 символов (латиница и спецсимволы).

Единый мировой стандарт. Каждому символу любого языка (и даже эмодзи) присвоен свой уникальный номер.

Самая популярная кодировка Unicode. Использует разное количество байт (от 1 до 4) для разных символов.

В простых задачах считаем: 1 символ в Unicode весит 16 бит (2 байта), а в ASCII — 8 бит (1 байт).

Слайд 9. Эволюция текстовых кодировок

1963

1991

1993

Сегодня

Появление ASCII — основа для кодирования английских текстов.

Первая версия Unicode — попытка объединить все языки мира.

Создание UTF-8 — экономичный и совместимый способ хранения Unicode.

UTF-8 занимает более 95% всех веб-страниц в интернете.

Слайд 10. Подведем итоги

Любая информация в памяти ЭВМ хранится в двоичном виде.

Объём изображения зависит от количества пикселей и глубины цвета.

Качество звука определяется частотой дискретизации и разрядностью.

Текст кодируется по стандартам ASCII или Unicode (UTF-8).

Формула $I=K\cdot i$ универсальна для оценки объёма текста и графики.