2. ΨΗΦΙΟΠΟΙΗΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

Transcript

1 2. ΨΗΦΙΟΠΟΙΗΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

2 Περιγραφή πληροφορίας. Η πληροφορία περιγράφεται σαν μία ή περισσότερες χρονικές ή χωρικές μεταβλητές. Μετατρέπει την φυσική ποσότητα σε ηλεκτρικό σήμα To σήμα αναπαριστά το φυσικό μέγεθος και μπορεί να μετρηθεί. Φυσική Πληροφορία. αισθητήρας Ηλεκτρικό Σήμα. Α/D Ψηφιακό Σήμα. Ηλεκτρικό Σήμα. Αναλογικό Συνεχής ~ του χρόνου/χώρου. Δηλ. Ανάλογο της φυσικής μεταβολής που περιγράφει. Ψηφιακό. Είναι ακολουθία διακριτών τιμών κωδικοποιημένες στο δυαδικό σύστημα. Εξαρτώνται από τον χώρο και τον χρόνο.

3 Ψηφιακή Αναπαράσταση Η πληροφορία ως σήμα. Ψηφιοποίηση ενός αναλογικού σήματος.

4 Διαδικασία Ψηφιοποίησης Βήμα Βήμα Βήμα Δειγματοληψία Σήματος. Κβαντοποίηση Κωδικοποίηση Διαδικασία αναπαραγωγής της πληροφορίας : Ψηφιακή Αναλογική μετατροπή σήματος. Τα σύνθετα μέσα ( αυτά που έγιναν με τον Η/Υ) δεν χρειάζονται Α/D μετατροπή. αντίθετα Τα Captured Media χρειάζονται D/A μετατροπή.

5 Παλμοκωδική κωδικοποίηση (PCM)-(Pulse Code Modulation) Χρησιμοποιείται κυρίως για κωδικοποίηση ήχου : Δειγματοληψία Κβαντοποίηση Κωδικοποίηση Γραμμική Κωδικοποίηση Δειγματοληψία (Θεωρία Nyquist). Για να μην έχουμε απώλεια σήματος Συχνότητας f (Hz) Η δειγματοληψία Λογαριθμική Κωδικοποίηση Θα πρέπει να γίνεται με ρυθμό 2*f (Hz) Π.χ φωνή 3,5 KHz δειγματοληψία 8 KHz 8 (bits/sec 64 kbps. 1/8000(sec)=125 (μsec).

6 Αναλογική/Ψηφιακή και Ψηφιακή/Αναλογική μετατροπή. Μετατροπή διαφόρων τύπων πληροφορίας σε Ψηφιακή μορφή.

7 Πλεονεκτήματα Ψηφιακής Αναπαράστασης. Ομοιόμορφη (συνέπεια η χρήση των ίδιων μέσων αποθήκευσης, μετάδοσης ). Η μετάδοση είναι λιγότερο ευαίσθητη στο θόρυβο. Η ανάπλαση του φυσικού σήματος ευκολότερη. Δυνατότητα ανίχνευσης λαθών και κρυπτογράφηση πληροφορίας. Καλύτερη επεξεργασία, ευκολότερη αναζήτηση. Καλύτερη συνένωση διαφόρων μορφών πληροφορίας (πολυμέσα). Μειονεκτήματα Ψηφιακής Αναπαράστασης. Παραμόρφωση από την διαδικασία δειγματοληψίας και κβαντοποίησης. Αν αυξήσουμε την δειγματοληψία τότε αυξάνουμε υπερβολικά το μέγεθος του αρχείου.

8 Εικόνες και Γραφικά Χαρακτηριστικά Ανάλυση (Resolution) Εκφράζει την πυκνότητα των εικονοστοιχείων της εικόνας σε κάθε διάσταση και μετριέται σε σημεία ανά ίντσα (dots per inch, dpi). Χρωματικό βάθος (color depth). Ορίζεται ο αριθμός των bits που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση πληροφορίας μιας κουκίδας και σχετίζεται με τον αριθμό των χρωμάτων που είναι διαθέσιμα για την δημιουργία μιας εικόνας. Μέγεθος Μέγεθος =[(πλάτος x μήκος) x (οριζόντια x κατακόρυφη ανάλυση) x (Χρωματικό βάθος 1 + Χρωματικό βάθος Χρωματικό βάθος v )] /8

9 Ορατό Φως Μήκος κύματος λ (nsec) Υπεριώδεις ακτινοβολία 250 nsec 780 nsec Το φως είναι φασματική κατανομή. Υπέρυθρος ακτινοβολία Κάθε λ και ένα διαφορετικό χρώμα Πλήρης αντανάκλαση Λευκό χρώμα. Πλήρης απορρόφηση Μαύρο χρώμα. Μεγέθη φωτισμού: Lightness (ποσοστό μαύρου/λευκού) Brightness (σχετική φωτεινότητα) σε σχέση με το υπόλοιπο περιβάλλον Luminance (απόλυτη φωτεινότητα). Είναι το σύνολο απόκρισης ανθρώπων σε όλα τα μήκη κύματος.

10 Χρώμα Βασικά Χαρακτηριστικά χρώματος: Ευαισθησία ανθρώπινης όρασης. Σκίαση (lightness). Σχετική φωτεινότητα (brightness). Απόχρωση (hue). Αναφέρεται απλά στο χρώμα, στην πιο απλή του μορφή. Προσθέτοντας περισσότερο ίδιο χρώμα αυξάνεται η ένταση (intensity) του χρώματος. Παράμετρος κορεσμού (Saturation). Είναι η ποσότητα καθαρού χρώματος (pure color) που περιέχεται σε ένα αντικείμενο.

11 Χρωματικά Μοντέλα Οποιοδήποτε 3άδα ανεξαρτήτων χρωμάτων μπορεί να παίξει το ρόλο της βάσης που παράγει άλλα χρώματα. Ζ=α%Α+β%Β+γ%Γ RGB Βασικό χρωματικό μοντέλο. Xρωματικό μοντέλο για μεταφορά video H όραση είναι πιο ευαίσθητη στην φωτεινότητα και όχι στα χρώματα. YUV (by PAL - Standard) YIQ (by NTSC Standard - ITU R 601). YC r C b ( για studio quality digital television- ITU R 601) Οπου : -Υ Φωτεινότητα. με μεγάλο Bandwidth. -U,I, C r Σήμα διαφοράς χρώματος. με μικρότερο Bandwidth. -V,Q, C b >> >>

12 Ψηφιακή Τηλεόραση A/D Αναλογική κάμερα (Αναλογικό σήμα) Of Video (Ψηφιακό σήμα) Ψηφιακή κάμερα (Ψηφιακό σήμα) Σήμερα υπάρχουν πολλά πρότυπα Ψηφιακών Videο όπως: Ποιότητα εικόνας μετάδοσης (Broadcast TV quality). Τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας (High Definition TV) Ποιότητα Video (VCR) Ποιότητα τηλεδιάσκεψης (Video Conferencing). Η μετατροπή A/D είναι διαφορετική απ ότι στον ήχο. Σχεδόν πάντα έχουμε συμπίεση δεδομένων (λόγω μεγάλου όγκου).

13 Ήχος ποιότητας CD (Compact Disk- Digital Audio) Χρησιμοποιείται τεχνική PCM και μάλιστα γραμμική κωδικοποίηση. Π.χ Ανθρώπινο αυτί (300 Ηz- 20 KHz) Θεωρία Nyquist f=44,1 KHz 16 bits/sec 705,6 kbps * 2= 1,41 (Mbps) Για στερεοφωνικό ήχο.

14 ITU-R-601 (International Telecommunication Union) Τα σημεία δειγματοληψίας στην ψηφιακή Τηλεόραση είναι σταθερά Πλεγμένη σάρωση (interlaced scanning)

15 ΜΕΓΕΘΗ ΕΙΚΟΝΑΣ ΨΗΦΙΑΚΟΥ VIDEO. ONOMA ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ/fps Standards Χρήση. CIF ( Common Intermediate Format) QCIF (Quarter CIF) 352x288/30 fps H.261 Τηλεδιάσκεψη με (ISDN) 176x144/30 fps H.261 Τηλεδιάσκεψη ( με απλή τηλεφωνική γραμμή ). SIF (Source Input Format) 352x240/30 fps 352x288/25 fps MPEG-1 Ποιότητα VHS (NTSC ή PAL) SIF-I (SIF Interlaced) 352x240/30 fps 352x288/25 fps MPEG-2 Πεπλεγμένη εικόνα NTSC ή PAL. CCRI 601 4:2:2 720x480/30 fps 720x576/25 fps MPEG-2 Ποιότητα studio (NTSC ή PAL) HHR (Half Horizontal Resolution) 352x480/30 fps 352x288/25 fps MPEG-2 Πεπλεγμένη εικόνα NTSC ή PAL. High x1152/25 fps MPEG-2 Ποιότητα εκπομπών HDTV High Level 1920x1080/30 fps MPEG-2 Ποιότητα studio HDTV

16 NTSC τηλεοπτικό σύστημα : Y = 0,30R + 0,59G + 0,14B I = 0,74(R-Y) 0,27 (B-Y)=0,60R + 0,28G + 0,32B Q = 0,48(R-Y) + 0,41 (B-Y) = 0,21R + 0,52G + 0,31B PAL τηλεοπτικό σύστημα : Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B I = 0,493(B-Y) = -0,15R - 0,29G + 0,44B Q = 0,877(R-Y) = 0,62R - 0,52G - 0,10B

17 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗΣ NTSC PAL SECAM National Television System Committee Phase Alternating Line Sequential Couleur a Memoire Γραμμές/frame Frames/sec Περιοχές που εφαρμόζεται Βόρεια Αμερική, Ιαπωνία Γερμανία, UK, South Africa Γαλλία, Μέρος κεντρικής & Ανατολικής Ευρώπης, Ρωσία