Пожалуйста полное решение задачи
Kirill Plotnikov
Знаток
(418),
на голосовании
1 год назад
Найдите битовую глубину кодирования растрового изображения размером 512×300 пикселей, которое занимает 600 Кбайт. В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.
Голосование за лучший ответ
петр гринев
Ученик
(161)
1 год назад
формула для нахождения объема растрового изображения – V = a * b * I, где a, b – размер изображения, I – глубина кодирования, то есть объем памяти, нужный для хранения изображения.
I = (600 * 1024 * 8) / 512 * 300 = 32 бита
Определение объёма памяти, необходимого для хранения графической информации
Различают три вида компьютерной графики:
- растровая графика;
- векторная графика;
- фрактальная графика.
Они различаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге. Наименьшим элементом растрового изображения является точка (пиксель), векторное изображение строится из геометрических примитивов, фрактальная графика задаётся математическими уравнениями.
Расчёт информационного объёма растрового графического изображения основан на подсчёте количества пикселей в этом изображении и на определении глубины цвета (информационного веса одного пикселя).
Глубина цвета зависит от количества цветов в палитре:
N=2i
.
(N) — это количество цветов в палитре,
(i) — глубина цвета (или информационный вес одной точки, измеряется в битах).
Чтобы найти информационный объём растрового графического изображения (I) (измеряется в битах), воспользуемся формулой
I=i⋅k
.
(k) — количество пикселей (точек) в изображении;
(i) — глубина цвета (бит).
Пример:
Полина увлекается компьютерной графикой. Для конкурса она создала рисунок размером (1024*768) пикселей, на диске он занял (900) Кбайт. Найди максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
Дано
(k=1024*768);
(I=900) Кбайт.
Найти: (N).
Решение
Чтобы найти (N), необходимо знать (i):
N=2i
.
Из формулы
I=i⋅k
выразим
i=Ik
, подставим числовые значения. Не забудем перевести (I) в биты.
Получим
i=900∗1024∗81024∗768≈9,3
.
Возьмём (i=9) битам. Обрати внимание, нельзя взять (i=10) битам, так как в этом случае объём файла (I) превысит (900) Кбайт. Тогда
N=29=512.
Ответ: (512) цветов.
На качество изображения влияет также разрешение монитора, сканера или принтера.
Разрешение — величина, определяющая количество точек растрового изображения на единицу длины.
Получается, если увеличить разрешение в (3) раза, то увеличится в (3) раза количество пикселей по горизонтали и увеличится в (3) раза количество пикселей по вертикали, т. е. количество пикселей в изображении увеличится в (9) раз.
Параметры PPI и DPI определяют разрешение или чёткость изображения, но каждый относится к отдельным носителям:
• цифровой (монитор) — PPI;
• печать (бумага) — DPI.
При решении задач величины PPI и DPI имеют одинаковый смысл.
При расчётах используется формула
I=k⋅i⋅ppi2
.
(I) — это информационный объём растрового графического изображения (бит);
(k) — количество пикселей (точек) в изображении;
(i) — глубина цвета (бит),
ppi (или dpi) — разрешение.
Пример:
для обучения нейросети распознаванию изображений фотографии сканируются с разрешением (600) ppi и цветовой системой, содержащей (16 777 216) цветов. Методы сжатия изображений не используются. Средний размер отсканированного документа составляет (18) Мбайт. В целях экономии было решено перейти на разрешение (300) ppi и цветовую систему, содержащую (65 536) цветов. Сколько Мбайт будет составлять средний размер документа, отсканированного с изменёнными параметрами?
Решение
Заметим, что
16777216=224
, значит,
i1=24
бита.
, значит,
i2=16
бит.
Воспользуемся формулой
I=k⋅i⋅ppi2
.
I1=24⋅k⋅6002;I2=16⋅k⋅3002;I1I2=24⋅k⋅600216⋅k⋅3002=6;18I2=6;I2=186=3.
Ответ: (3) Мбайта.
Определение объёма памяти, необходимого для хранения звуковой информации
Звук — это распространяющиеся в воздухе, воде или другой среде волны с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.
Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму. Для этого его подвергают временной дискретизации и квантованию: параметры звукового сигнала измеряются не непрерывно, а через определённые промежутки времени (временная дискретизация); результаты измерений записываются в цифровом виде с ограниченной точностью (квантование).
Сущность временной дискретизации заключается в том, что через равные промежутки времени мы измеряем уровень аналогового сигнала. Количество таких измерений за одну секунду называется частотой дискретизации.
Частота дискретизации ((H)) — это количество измерений громкости звука за одну секунду.
Частота дискретизации измеряется в герцах (Гц) и килогерцах (кГц). (1) кГц (=) (1000) Гц. Частота дискретизации, равная (100) Гц, означает, что за одну секунду проводилось (100) измерений громкости звука.
Качество звукозаписи зависит не только от частоты дискретизации, но также и от глубины кодирования звука.
Глубина кодирования звука или разрешение ((i)) — это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.
В результате измерений звукового сигнала будет получено некоторое значение громкости, при этом все результаты измерений будут лежать в некотором диапазоне — количество уровней дискретизации.
Обозначим за (N) количество уровней дискретизации, тогда глубину кодирования можно найти по формуле:
N=2i
.
Для решения задач на нахождение объёма памяти, необходимого для хранения звуковой информации, воспользуемся формулой:
I=H⋅i⋅t⋅k
, где
(I) — информационный объём звукового файла (бит);
(H) — частота дискретизации (Гц);
(i) — глубина кодирования информации (бит);
(k) — количество каналов (моно — (1) канал, стерео — (2) канала, квадро — (4) канала).
Пример:
для распределения птиц по категориям обучают нейросеть. Для этого загружают звуки, издаваемые птицами. Каждый файл записан в формате монозвукозаписи с частотой дискретизации (128) Гц. При записи используется (64) уровня дискретизации. Запись длится (6) минут (24) секунды. Определи размер загружаемого файла в килобайтах.
Дано
(k=1);
(H=128) Гц;
(N=64);
(t=384) секунды.
Найти: (I) (Кбайт).
Решение
Воспользуемся формулой
N=2i
, (i=6) бит.
Подставим числовые значения в формулу
I=H⋅i⋅t⋅k
и переведём биты в килобайты:
Ответ: (36) килобайт.
Любой файл может быть передан по каналу связи, тогда объём переданной информации вычисляется по формуле:
I=V⋅t
, где
(I) — объём информации (бит);
(V) — пропускная способность канала связи (бит/секунду);
(t) — время передачи (секунды).
Пример:
в дельте Волги орнитологи оцифровывают звуки птиц и записывают их в виде файлов без использования сжатия данных. Получившийся файл передают в Астраханский биосферный заповедник по каналу связи за (56) секунд. Затем тот же файл оцифровывают повторно с разрешением в (8) раз ниже и частотой дискретизации в (3) раза выше, чем в первый раз. Сжатие данных не производится. Полученный файл передают в Кавказский природный заповедник; пропускная способность канала связи с Кавказским заповедником в (2) раза ниже, чем канала связи с Астраханским заповедником. Сколько секунд длилась передача файла в Кавказский заповедник?
Решение
Воспользуемся формулой
I=H⋅i⋅t⋅k
.
I1=k⋅i⋅t⋅H;I2=k⋅i8⋅t⋅3⋅H;I2I1=38.По условиюV2=V12.
Выразим (V) из формулы
I=V⋅t
, получим
V=It
, учтём, что
t1=56 секунд.Тогда I2t2=I156⋅2;t2=56⋅2⋅I2I1=56⋅2⋅38=42.
Ответ: (42) секунды.
Обрати внимание!
1 Мбайт=220 байт=223 бит.1 Кбайт=210 байт=213 бит.
Урок посвящен разбору задания 7 ЕГЭ по информатике
Содержание:
- Объяснение заданий 7 ЕГЭ по информатике
- Кодирование текстовой информации
- Кодирование графической информации
- Кодирование звуковой информации
- Определение скорости передачи информации
- Решение заданий 7 ЕГЭ по информатике
- Тема: Кодирование изображений
- Тема: Кодирование звука
- Тема: Кодирование видео
- Тема: Скорость передачи данных
7-е задание: «Кодирование графической и звуковой информации, объем и передача информации»
Уровень сложности
— базовый,
Требуется использование специализированного программного обеспечения
— нет,
Максимальный балл
— 1,
Примерное время выполнения
— 5 минут.
Проверяемые элементы содержания: Умение определять объём памяти, необходимый для хранения графической и звуковой информации
До ЕГЭ 2021 года — это было задание № 9 ЕГЭ
Типичные ошибки и рекомендации по их предотвращению:
“Если вычисления получаются слишком громоздкими, значит, Вы неправильно решаете задачу. Удобно выделить во всех множителях степени двойки, тогда умножение сведётся к сложению
показателей степеней, а деление – к вычитанию”
ФГБНУ “Федеральный институт педагогических измерений”
Кодирование текстовой информации
I = n * i
где:
Кодирование графической информации
Рассмотрим некоторые понятия и формулы, необходимые для решения ЕГЭ по информатике данной темы.
- Пиксель – это наименьший элемент растрового изображения, который имеет определенный цвет.
- Разрешение – это количество пикселей на дюйм размера изображения.
- Глубина цвета — это количество битов, необходимое для кодирования цвета пикселя.
- Если глубина кодирования составляет i битов на пиксель, код каждого пикселя выбирается из 2i возможных вариантов, поэтому можно использовать не более 2i различных цветов.
- N — количество цветов
- i — глубина цвета
- В цветовой модели RGB (красный (R), зеленый (G), синий (B)): R (0..255) G (0..255) B (0..255) -> получаем 28 вариантов на каждый из трех цветов.
- R G B: 24 бита = 3 байта — режим True Color (истинный цвет)
- I — объем памяти, требуемый для хранения изображения
- M — ширина изображения в пикселях
- N — высота изображения в пикселях
- i — глубина кодирования цвета или разрешение
- где N – количество пикселей (M * N) и i – глубина кодирования цвета (разрядность кодирования)
- Следует также помнить формулы преобразования:
Формула для нахождения количества цветов в используемой палитре:
i = log2N
Найдем формулу объема памяти для хранения растрового изображения:
I = M * N * i
где:
Или можно формулу записать так:
I = N * i битов
* для указания объема выделенной памяти встречаются разные обозначения (V или I).
1 Мбайт = 220 байт = 223 бит,
1 Кбайт = 210 байт = 213 бит
Кодирование звуковой информации
Познакомимся с понятиями и формулами, необходимыми для решения заданий 7 ЕГЭ по информатике.
- Оцифровка или дискретизация – это преобразование аналогового сигнала в цифровой код.
- T – интервал дискретизации (измеряется в с)
- ƒ — частота дискретизации (измеряется в Гц, кГц)
- Частота дискретизации определяет количество отсчетов, т.е. отдельных значений сигнала, запоминаемых за 1 секунду. Измеряется в герцах, 1 Гц (один герц) – это один отсчет в секунду, а, например, 7 кГц – это 7000 отсчетов в секунду.
- Разрядность кодирования (глубина, разрешение) — это число битов, используемое для хранения одного отсчёта.
- Получим формулу объема звукового файла:
- I — объем
- β — глубина кодирования
- ƒ — частота дискретизации
- t — время
- S — количество каналов
Дискретизация, объяснение задания 7 ЕГЭ
* Изображение взято из презентации К. Полякова
Разрядность кодирования
* Изображение взято из презентации К. Полякова
Для хранения информации о звуке длительностью t секунд, закодированном с частотой дискретизации ƒ Гц и глубиной кодирования β бит требуется бит памяти:
I = β * ƒ * t * S
S для моно = 1, для стерео = 2, для квадро = 4
Пример: при ƒ=8 кГц, глубине кодирования 16 бит на отсчёт и длительности звука 128 с. потребуется:
✍ Решение:
I = 8000*16*128 = 16384000 бит
I = 8000*16*128/8 = 23 * 1000 * 24 * 27 / 23 = 214 / 23 =211 =
= 2048000 байт
Определение скорости передачи информации
- Канал связи всегда имеет ограниченную пропускную способность (скорость передачи информации), которая зависит от свойств аппаратуры и самой линии связи(кабеля)
- I — объем информации
- v — пропускная способность канала связи (измеряется в битах в секунду или подобных единицах)
- t — время передачи
Объем переданной информации I вычисляется по формуле:
I = V * t
* Вместо обозначения скорости V иногда используется q
* Вместо обозначения объема сообщения I иногда используется Q
Скорость передачи данных определяется по формуле:
V = I/t
и измеряется в бит/с
Егифка ©:
Решение заданий 7 ЕГЭ по информатике
Плейлист видеоразборов задания на YouTube:
Задание демонстрационного варианта 2022 года ФИПИ
Тема: Кодирование изображений
7_1:
Какой минимальный объем памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером 160 х 160 пикселей при условии, что в изображении могут использоваться 256 различных цветов? В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- Используем формулу нахождения объема:
- Подсчитаем каждый сомножитель в формуле, стараясь привести числа к степеням двойки:
- M x N:
160 * 160 = 20 * 2³ * 20 * 2³ = 400 * 26 = = 25 * 24 * 26
256 = 28 т.е. 8 бит на пиксель (из формулы кол-во цветов = 2i)
I = 25 * 24 * 26 * 23 = 25 * 213 - всего бит на всё изображение
(25 * 213) / 213 = 25 Кбайт
Результат: 25
Детальный разбор задания 7 ЕГЭ по информатике предлагаем посмотреть в видео:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование изображений:
ЕГЭ по информатике задание 7.2:
Рисунок размером 128 на 256 пикселей занимает в памяти 24 Кбайт (без учёта сжатия). Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- По формуле объема файла изображения имеем:
- где M * N — общее количество пикселей. Найдем это значение, используя для удобства степени двойки:
128 * 256 = 27 * 28 = 215
i = I / (M*N)
23 * 3 * 210 * 23: i = (23 * 3 * 210 * 23) / 215 = = 3 * 216 / 215 = 6 бит
26 = 64 вариантов цветов в цветовой палитре
Результат: 64
Смотрите видеоразбор задания:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование изображений:
ЕГЭ по информатике задание 7.3:
После преобразования растрового 256-цветного графического файла в 4-цветный формат его размер уменьшился на 18 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- По формуле объема файла изображения имеем:
- i можно найти, зная количество цветов в палитре:
где N — общее количество пикселей,
а i — глубина кодирования цвета (количество бит, выделенное на 1 пиксель)
до преобразования: i = 8 (28 = 256) после преобразования: i = 2 (22 = 4)
I = x * 8 I - 18 = x * 2
x = I / 8
I - 18 = I / 4
4I - I = 72
3I = 72
I = 24
Результат: 24
Подробный разбор 7 задания ЕГЭ смотрите на видео:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование изображений:
ЕГЭ по информатике задание 7.4:
Цветное изображение было оцифровано и сохранено в виде файла без использования сжатия данных. Размер полученного файла – 42 Мбайт. Затем то же изображение было оцифровано повторно с разрешением в 2 раза меньше и глубиной кодирования цвета увеличили в 4 раза больше по сравнению с первоначальными параметрами. Сжатие данных не производилось. Укажите размер файла в Мбайт, полученного при повторной оцифровке.
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- По формуле объема файла изображения имеем:
- В такого рода задачах необходимо учесть, что уменьшение разрешения в 2 раза, подразумевает уменьшение в 2 раза пикселей отдельно по ширине и по высоте. Т.е. в целом N уменьшается в 4 раза!
- Составим систему уравнений на основе имеющихся сведений, в которой первое уравнение будет соответствовать данным до преобразования файла, а второе уравнение — после:
где N — общее количество пикселей или разрешение,
а i — глубина цвета (количество бит, выделенное на 1 пиксель)
42 = N * i I = N / 4 * 4i
i = 42 / N
[ I= frac {N}{4} * 4* frac {42}{N} ]
I = 42
Результат: 42
Тема: Кодирование изображений:
ЕГЭ по информатике задание 7.5:
Изображение было оцифровано и сохранено в виде растрового файла. Получившийся файл был передан в город А по каналу связи за 72 секунды. Затем то же изображение было оцифровано повторно с разрешением в 2 раза больше и глубиной кодирования цвета в 3 раза меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось. Полученный файл был передан в город Б, пропускная способность канала связи с городом Б в 3 раза выше, чем канала связи с городом А.
Сколько секунд длилась передача файла в город Б?
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- По формуле скорости передачи файла имеем:
- По формуле объема файла изображения имеем:
- Для данной задачи, необходимо уточнить, что разрешение на самом деле имеет два сомножителя (пикселей по ширине * пикселей по высоте). Поэтому при увеличении разрешения в два раза, увеличатся оба числа, т.е. N увеличится в 4 раза вместо двух.
- Изменим формулу получения объема файла для города Б:
- Для города А и Б заменим значения объема в формуле для получения скорости:
- Подставим значение скорости из формулы для города А в формулу для города Б:
- Выразим t:
где I — объем файла, а t — время
где N — общее количество пикселей или разрешение,
а i — глубина цвета (количество бит, выделенное на 1 пиксель)
[ I= frac {2*N * i}{3} ]
Город А:
[ V= frac {N*i}{72} ]
Город Б:
[ 3*V= frac{frac {4*N*i}{3}}{t} ]
или:
[ t*3*V= frac {4*N*i}{3} ]
[ frac {t*3*N*i}{72}= frac {4*N*i}{3} ]
t = 4 * 72 / (3 * 3) = 32 секунды
Результат: 32
Другой способ решения смотрите в видеоуроке:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование изображений:
ЕГЭ по информатике задание 7.6:
Камера делает фотоснимки размером 1024 х 768 пикселей. На хранение одного кадра отводится 900 Кбайт.
Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
Типовые задания для терировки
✍ Решение:
- Количество цветов зависит от глубины кодирования цвета, которая измеряется в битах. Для хранения кадра, т.е. общего количества пикселей выделено 900 Кбайт. Переведем в биты:
900 Кбайт = 22 * 225 * 210 * 23 = 225 * 215
1024 * 768 = 210 * 3 * 28
[ frac {225 * 2^{15}}{3 * 2^{18}} = frac {75}{8} approx 9 ]
9 бит на 1 пиксель
29 = 512
Результат: 512
Смотрите подробное решение на видео:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование изображений:
7_8: Демоверсия ЕГЭ 2018 информатика:
Автоматическая фотокамера производит растровые изображения размером 640×480 пикселей. При этом объём файла с изображением не может превышать 320 Кбайт, упаковка данных не производится.
Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре?
✍ Решение:
- По формуле объема файла изображения имеем:
- Посмотрим, что из формулы нам уже дано:
I = N * i
где N — общее количество пикселей или разрешение, а i — глубина кодирования цвета (количество бит, выделенное на 1 пиксель)
I = 320 Кбайт, N = 640 * 420 = 307200 = 75 * 212 всего пикселей, i - ?
количество цветов = 2i
320 Кбайт = 320 * 210 * 23 бит = 320 * 213 бит
[ i = frac {I}{N} = frac {320 * 2^{13}}{75 * 2^{12}} approx 8,5 бит ]
2i = 28 = 256
Результат: 256
Подробное решение данного 7 (9) задания из демоверсии ЕГЭ 2018 года смотрите на видео:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
7_21: : ЕГЭ по информатике задание 7.21:
Для хранения в информационной системе документы сканируются с разрешением 300 ppi. Методы сжатия изображений не используются. Средний размер отсканированного документа составляет 5 Мбайт. В целях экономии было решено перейти на разрешение 150 ppi и цветовую систему, содержащую 16 цветов. Средний размер документа, отсканированного с изменёнными параметрами, составляет 512 Кбайт.
Определите количество цветов в палитре до оптимизации.
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- По формуле объема файла изображения имеем:
- Так как по заданию имеем разрешение, выраженное в пикселях на дюйм, то фактически это означает:
- Формула количества цветов:
- Посмотрим, что из формулы нам уже дано до экономного варианта и при экономном варианте:
I = N * i
где N — общее количество пикселей или разрешение, а i — глубина кодирования цвета (количество бит, выделенное на 1 пиксель).
I = значение ppi2 * N * i
количество цветов = 2i
Неэкономный вариант: I = 5 Мбайт = 5 * 223 бит, N - ?, i - ? 300 ppi Экономный вариант: I = 512 Кбайт = 29 * 213 бит = 222 бит, N - ?, i = 4 бит (24 = 16) 150 ppi
N = I / (i * 150*150 ppi) N = 222 / (4 * 22500)
I = N * 300*300 ppi * i 5 * 223 = (222 * 300 * 300 * i) / (22500 * 4);
i = (5 * 223 * 22500 * 4) / (222 * 300 * 300) = 9000 / 900 = 10 бит
210 = 1024
Результат: 1024
Тема: Кодирование звука
7_7:
На студии при четырехканальной (квадро) звукозаписи с 32-битным разрешением за 30 секунд был записан звуковой файл. Сжатие данных не производилось. Известно, что размер файла оказался 7500 Кбайт.
С какой частотой дискретизации (в кГц) велась запись? В качестве ответа укажите только число, единицы измерения указывать не нужно.
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- По формуле объема звукового файла получим:
- Из задания имеем:
I = β * t * ƒ * S
I= 7500 Кбайт β= 32 бита t= 30 секунд S= 4 канала
[ ƒ = frac {I}{S*B*t} = frac {7500 * 2^{10} * 2^3 бит}{2^7 * 30}Гц = frac { 750 * 2^6}{1000}КГц = 2^4 = 16 ]
24 = 16 КГц
Результат: 16
Для более детального разбора предлагаем посмотреть видео решения данного 7 задания ЕГЭ по информатике:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование звука:
ЕГЭ по информатике задание 7_9:
Музыкальный фрагмент был оцифрован и записан в виде файла без использования сжатия данных. Получившийся файл был передан в город А по каналу связи. Затем тот же музыкальный фрагмент был оцифрован повторно с разрешением в 2 раза выше и частотой дискретизации в 3 раза меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось. Полученный файл был передан в город Б за 15 секунд; пропускная способность канала связи с городом Б в 4 раза выше, чем канала связи с городом А.
Сколько секунд длилась передача файла в город A? В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- Для решения понадобится формула нахождения скорости передачи данных формулы:
- Вспомним также формулу объема звукового файла:
- Выпишем отдельно, все данные, касающиеся города Б (про А практически ничего не известно):
V = I/t
I = β * ƒ * t * s
где:
I — объем
β — глубина кодирования
ƒ — частота дискретизации
t — время
S — кол-во каналов (если не указывается, то моно)
город Б: β - в 2 раза выше ƒ - в 3 раза меньше t - 15 секунд, пропускная способность (скорость V) - в 4 раза выше
город А: βБ / 2 ƒБ * 3 IБ / 2 VБ / 4 tБ / 2, tБ * 3, tБ * 4 - ?
t = t/2
t = t * 3
t = t * 4
[ t_А = frac {15}{2} * 3 * 4 ]
90 секунд
Результат: 90
Подробное решение смотрите на видео:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование звука:
ЕГЭ по информатике задание 7.10:
Музыкальный фрагмент был записан в формате стерео (двухканальная запись), оцифрован и сохранён в виде файла без использования сжатия данных. Размер полученного файла – 30 Мбайт. Затем тот же музыкальный фрагмент был записан повторно в формате моно и оцифрован с разрешением в 2 раза выше и частотой дискретизации в 1,5 раза меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось.
Укажите размер файла в Мбайт, полученного при повторной записи. В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- Вспомним формулу объема звукового файла:
- Выпишем отдельно, все данные, касающиеся первого состояния файла, затем второго состояния — после преобразования:
I = β * ƒ * t * S
I — объем
β — глубина кодирования
ƒ — частота дискретизации
t — время
S -количество каналов
1 состояние: S = 2 канала I = 30 Мбайт
2 состояние: S = 1 канал β = в 2 раза выше ƒ = в 1,5 раза ниже I = ?
I = I / 2
I = I * 2
I = I / 1,5
I = 30 Мбайт / 2 * 2 / 1,5 = 20 Мбайт
Результат: 20
Смотрите видеоразбор данной задачи:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование звуковых файлов:
ЕГЭ по информатике задание 7_11:
Музыкальный фрагмент был оцифрован и записан в виде файла без использования сжатия данных. Получившийся файл был передан в город А по каналу связи за 100 секунд. Затем тот же музыкальный фрагмент был оцифрован повторно с разрешением в 3 раза выше и частотой дискретизации в 4 раз меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось. Полученный файл был передан в город Б за 15 секунд.
✍ Решение:
- Вспомним формулу объема звукового файла:
- Выпишем отдельно, все данные, касающиеся файла, переданного в город А, затем преобразованного файла, переданного в город Б:
I = β * ƒ * t * S
I — объем
β — глубина кодирования
ƒ — частота дискретизации
t — время
А: t = 100 c.
Б: β = в 3 раза выше ƒ = в 4 раза ниже t = 15 c.
✎ 1 способ решения:
tA для преобразов. = 100 секунд * 3 / 4 = 75 секунд
75 / 15 = 5
Ответ: 5
✎ 2 способ решения:
А: tА = 100 c. VА = I / 100
Б: β = в 3 раза выше ƒ = в 4 раза ниже t = 15 c. IБ = (3 / 4) * I VБ = ((3 / 4) * I) / 15
[ frac {V_Б}{V_А} = frac {3/_4 * I}{15} * frac {100}{I} = frac {3/_4 * 100}{15} = frac {15}{3} = 5 ]
(((3/4) * I) / 15) * (100 / I)= (3/4 * 100) / 15 = 15/3 = 5
Результат: 5
Подробный видеоразбор задания:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование звука:
ЕГЭ по информатике задание 7_12:
Производится четырёхканальная (квадро) звукозапись с частотой дискретизации 32 кГц и 32-битным разрешением. Запись длится 2 минуты, её результаты записываются в файл, сжатие данных не производится.
Определите приблизительно размер полученного файла (в Мбайт). В качестве ответа укажите ближайшее к размеру файла целое число, кратное 10.
✍ Решение:
- Вспомним формулу объема звукового файла:
- Для простоты расчетов пока не будем брать во внимание количество каналов. Рассмотрим, какие данные у нас есть, и какие из них необходимо перевести в другие единицы измерения:
I — объем
β — глубина кодирования
ƒ — частота дискретизации
t — время
S — количество каналов
β = 32 бита ƒ = 32кГц = 32000Гц t = 2 мин = 120 с
(32 * 32000 * 120) / 223 = =( 25 * 27 * 250 * 120) / 223 = = (250*120) / 211 = = 30000 / 211 = = (24 * 1875) / 211 = = 1875 / 128 ~ 14,6
14,6 * 4 = 58,5
Результат: 60
Смотрите подробное решение:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование звука:
7_19: Государственный выпускной экзамен ГВЭ 2018 (информатика ГВЭ ФИПИ, задание 7):
Производится двухканальная (стерео) цифровая звукозапись. Значение сигнала фиксируется 48 000 раз в секунду, для записи каждого значения используется 32 бит. Запись длится 5 минут, её результаты записываются в файл, сжатие данных не производится.
Какая из приведённых ниже величин наиболее близка к размеру полученного файла?
1) 14 Мбайт
2) 28 Мбайт
3) 55 Мбайт
4) 110 Мбайт
✍ Решение:
- По формуле объема звукового файла имеем:
I — объем β — глубина кодирования = 32 бита ƒ — частота дискретизации = 48000 Гц t — время = 5 мин = 300 с S — количество каналов = 2
I = 48000 * 32 * 300 * 2
48000 | 2 24000 | 2 12000 | 2 6000 | 2 = 375 * 27 3000 | 2 1500 | 2 750 | 2 375 | 2 - уже не делится 187,5
300 | 2 = 75 * 22 150 | 2 75 | 2 - уже не делится 37,5
I = 375 * 75 * 215
I = 375 * 75 * 215 / 223 = 28125 / 28
210 = 1024 1024 * 2 2048 * 2 4096 * 2 8192 * 2 16384 * 2 32768
210 * 25 = 215 = 32768 210 * 24 = 214 = 16384
215 / 28 = 27 = 128 214 / 28 = 26 = 64
Результат: 4
Подробное решение ГВЭ задания 7 2018 года смотрите на видео:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование звука:
7_20:
Производится двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 4 кГц и 64-битным разрешением. Запись длится 1 минуту, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится.
Определите приблизительно размер получившегося файла (в Мбайтах). В качестве ответа укажите ближайшее к размеру файла целое число, кратное 2.
✍ Решение:
- По формуле объема звукового файла имеем:
I — объем β — глубина кодирования = 32 бита ƒ — частота дискретизации = 48000 Гц t — время = 5 мин = 300 с S — количество каналов = 2
ƒ = 4 кГЦ = 4 * 1000 Гц ~ 22 * 210 B = 64 бит = 26 / 223 Мбайт t = 1 мин = 60 c = 15 * 22 c S = 2
I = 26 * 22 * 210 * 15 * 22 * 21 / 223 = 15/4 ~ 3,75
Результат: 4
Видеоразбор задания:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Кодирование видео
7_22:
Камера снимает видео без звука с частотой 120 кадров в секунду, при этом изображения используют палитру, содержащую 224 = 16 777 216 цветов. При записи файла на сервер полученное видео преобразуют так, что частота кадров уменьшается до 20, а изображения преобразуют в формат, использующий палитру из 256 цветов. Другие преобразования и иные методы сжатия не используются. 10 секунд преобразованного видео в среднем занимают 512 Кбайт.
Сколько Мбайт в среднем занимает 1 минута исходного видео?
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- Посмотрим, как изменялись параметры файла до преобразования и после:
ДО: ƒ = 120, i = 24 бит ПОСЛЕ: ƒ = 20, i = 8 бит (28 = 256) t = 10 секунд I = 512 Кбайт = 29 Кбайт
за 10 секунд: I * 18 = 29 * 18 Кбайт = (29 * 18) . 210 Мбайт = 9 Мбайт
за 1 мин: 9 * 6 = 54 Мбайт
Результат: 54
Тема: Скорость передачи данных
ЕГЭ по информатике задание 7_13:
Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 128000 бит/с. Передача текстового файла через это соединение заняла 1 минуту.
Определите, сколько символов содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в 16-битной кодировке Unicode.
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- Вспомним формулу скорости передачи данных:
* Вместо Q можно использовать обозначение I (для объема файла)
V - скорость Q - объем t - время
V = 128000 бит/с = 210 * 125 бит/с t = 1 мин = 60 с = 22 * 15 с 1 символ кодируется 16-ю битами всего символов - ?
Q = 210 * 125 * 22 * 15 = = 212 * 1875 бит на все символы
кол-во символов = 212 * 1875 / 16 = 212 * 1875 / 24 =
= 28 * 1875 = 480000
Результат: 480000
Разбор 7 задания:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Скорость передачи информации:
ЕГЭ по информатике задание 7_14:
У Васи есть доступ к Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения им информации 217 бит в секунду. У Пети нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Васи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 216 бит в секунду. Петя договорился с Васей, что тот будет скачивать для него данные объемом 8 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслировать их Пете по низкоскоростному каналу. Компьютер Васи может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 1024 Кбайт этих данных.
Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах), с момента начала скачивания Васей данных, до полного их получения Петей?
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- Вспомним формулу скорости передачи данных:
* Вместо Q можно использовать обозначение I (для объема файла)
V - скорость Q - объем t - время
Вася: V = 217 бит/с Петя: V = 216 бит/с Общий объем Q = 8 Мбайт
Q = 8Мбайт = 8 * 223 бит = 23 * 223 = 226 бит
t1 = 1024 Кбайт / 217 = 210 * 213 бит / 217 = = 210 / 24 = 64 с
t2 = 226 / 216 = 210 = 1024 c
t = t1 + t2 = 64 + 1024 = 1088
Результат: 1088
Подробный разбор смотрите на видео:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Скорость передачи информации:
ЕГЭ по информатике задание 7_15:
Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщения со скоростью 32000 бит/с, чтобы передать 16-цветное растровое изображение размером 800 x 600 пикселей, при условии, что в каждом байте закодировано максимально возможное число пикселей?
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
- Вспомним формулу скорости передачи данных:
* Вместо Q можно использовать обозначение I (для объема файла)
V - скорость Q - объем t - время
N — общее количество пикселей или разрешение, i — глубина кодирования цвета (количество бит, выделенное на 1 пиксель)
Q = 4 * 480000
t = 4 * 480000 / 32000 = 60 секунд
Результат: 60
Тема: Скорость передачи информации:
ЕГЭ по информатике задание 7_16:
Каково время (в минутах) передачи полного объема данных по каналу связи, если известно, что передано 9000 Мбайт данных, причем треть времени передача шла со скоростью 60 Мбит в секунду, а остальное время – со скоростью 90 Мбит в секунду?
✍ Решение:
- Формула скорости передачи данных:
* Вместо Q можно использовать обозначение I (для объема файла)
V - скорость Q - объем t - время
1 Мбайт = 8 Мбит
Q = 9000 Мбайт * 8 = 72000 Мбит
(60 * 1/3t) + (90 * 2/3t) = 72000
вынесем t за скобки, получим уравнение:
t * (20 + 60) = 72000
выразим t:
t = 72000 / 80 = 900 с = 15 мин
Результат: 15
Решение задания можно посмотреть и на видео:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Тема: Скорость передачи информации:
ЕГЭ по информатике задание 7.17:
Документ объемом 5 Мбайт можно передать с одного компьютера на другой двумя способами:
А) Сжать архиватором, передать архив по каналу связи, распаковать
Б) Передать по каналу связи без использования архиватора.
Какой способ быстрее и насколько, если
- средняя скорость передачи данных по каналу связи составляет 218 бит в секунду,
- объем сжатого архиватором документа равен 20% от исходного,
- время, требуемое на сжатие документа – 7 секунд, на распаковку – 1 секунда?
В ответе напишите букву А, если способ А быстрее или Б, если быстрее способ Б. Сразу после буквы напишите количество секунд, насколько один способ быстрее другого.
Так, например, если способ Б быстрее способа А на 23 секунды, в ответе нужно написать Б23.
Типовые задания для тренировки
✍ Решение:
-
Рассмотрим способ А:
- Сначала найдем объем документа, зная, что он составляет 20% от исходного:
Q (объем) = 5 Мбайт * 0.2 = 1 Мбайт = 1 * 223 бит
V - скорость Q - объем t - время
t = Q / V + 7 + 1 = 8 + 223 / 218 = 8 + 25 = 40 c
Рассмотрим способ Б:
t = Q / V = 5 * 223 / 218 = 5 * 25 = 5 * 32 = 160 c
160 с - 40 с = 120 с
Результат: А120
Решение также можно посмотреть в видеоуроке:
📹 YouTube здесьздесь
Тема: Скорость передачи информации:
ЕГЭ по информатике задание 7_18:
Документ объёмом 20 Мбайт можно передать с одного компьютера на другой двумя способами:
А) сжать архиватором-1, передать архив по каналу связи, распаковать;
Б) сжать архиватором-2, передать архив по каналу связи, распаковать;
Какой способ быстрее и насколько, если
- средняя скорость передачи данных по каналу связи составляет 220 бит в секунду,
- объём документа, сжатого архиватором-1, равен 20% от исходного,
- на сжатие документа архиватором-1 требуется 15 секунд, на распаковку — 2 секунды,
- объём документа, сжатого архиватором-2, равен 10% от исходного,
- на сжатие документа архиватором-2 требуется 20 секунд, на распаковку — 4 секунды?
В ответе напишите букву А, если способ А быстрее или Б, если быстрее способ Б. Сразу после буквы напишите количество секунд, насколько один способ быстрее другого.
Так, например, если способ Б быстрее способа А на 23 секунды, в ответе нужно написать Б23.
✍ Решение:
-
Рассмотрим способ А:
- Сначала найдем объем документа, зная, что он составляет 20% от исходного:
Q (объем) = 20 Мбайт * 0.2 = 4 Мбайт = 22 * 223 бит = 225 бит
V - скорость Q - объем t - время
tA = 225 / 220 + 17 с = 25 + 17 = 49 с
Рассмотрим способ Б:
Q (объем) = 20 Мбайт * 0.1 = 2 Мбайт = 21 * 223 бит = 224 бит
tБ = 224 / 220 + 24 с = 24 + 24 = 40 с
49 - 40 = 9 с
Результат: Б9
Тема: Скорость передачи информации:
Решение 7 ЕГЭ по информатике, задание 7_19:
Документ (без упаковки) можно передать по каналу связи с одного компьютера на другой за 1 минуту и 40 секунд. Если предварительно упаковать документ архиватором, передать упакованный документ, а потом распаковать на компьютере получателя, то общее время передачи (включая упаковку и распаковку) составит 30 секунд. При этом на упаковку и распаковку данных всего ушло 10 секунд. Размер исходного документа 45 Мбайт.
Чему равен размер упакованного документа (в Мбайт)?
✍ Решение:
- Выпишем исходные данные для двух состояний документа, используя неизвестное x для искомого параметра — объема:
неупакованный:
I1 = 45 Мбайт t1 = 100 секунд (60 секунд + 40 секунд = 100)
упакованный:
I2 = x Мбайт t2 = 20 секунд (30 секунд - 10 секунд = 20)
45 = 100 х = 20
х = (45 * 20) / 100 = 9 Мбайт
Результат: 9
Зорина Ольга Александровна
Учитель информатики
МБОУ «СШ №7» г.Новый Уренгой
Кодирование растровых изображений
- Для хранения растрового изображения нужно выделить в памяти I = n · i битов,
где n – количество пикселей,
i – глубина цвета (разрядность кодирования)
- Количество пикселей изображения n вычисляется как произведение ширины рисунка на высоту (в пикселях).
- Глубина кодирования – это количество бит, которые выделяются на хранение цвета одного пикселя.
- При глубине кодирования i битов на пиксель код каждого пикселя выбирается из 2 i возможных вариантов, поэтому можно использовать не более 2 i различных цветов
1 Мбайт = 2 20 байт = 2 23 бит,
1 Кбайт = 2 10 байт = 2 13 бит
- Рисунок размером 512 на 256 пикселей занимает в памяти 64 Кбайт (без учёта сжатия). Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
Решение
Дано:
n = 512 * 256
I = 64 Кбайт
N = ?
N = 2 i
I = i*n i = I / n
N = 2 i = 2 4 = 16
Ответ: максимальное возможное количество цветов 16 .
- После преобразования растрового 256-цветного графического
файла в черно-белый формат (2 цвета) его размер уменьшился
на 7 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?
Решение
Дано:
N1 = 256
N2 = 2
I 1- I 2 = 7 Кбайт
I 1= ?
N = 2 i
I = i*n
N = 256 = 2 i = 2 8 i = 8 бит
N = 2 = 2 i = 2 1 i = 1 бит
I = 8 бит* 64*64 = 2 3 *2 6 *2 6 бит = 2 15 бит = 2 15 : 2 13 Кбайт = 2 2 Кбайт = 4 Кбайт
Ответ: 4 Кбайт.
Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать,
чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером
128 на 128 пикселов при условии, что в изображении могут использоваться
32 различных цвета? В ответе запишите только целое число, единицу
измерения писать не нужно.
Решение
Дано:
n = 128*128
N = 32
I (Кбайт) = ?
N = 2 i
I = i*n
N = 32 = 2 i = 2 5 i = 5 бит
I = 5 бит* 128*128 = 5*2 7 *2 7 бит = 5*2 14 бит = 5*2 14 : 2 13 Кбайт = 10 Кбайт
Ответ: 10.
Производится двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 8 кГц и глубиной кодирования 24 бит. Запись длится 4 минуты, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах?
1) 11 2) 12 3) 13 4) 15
Дано:
n = 2
f = 8 кГц = 8000 Гц
B = 24 бит
t = 4 мин=240 с
I (Мбайт) = ?
Решение
I = n*B*f*t
I = 2*8000 Гц*24 бит*240 с = 10,98 Мбайт
Ответ: 1.
1) Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать,
чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером
128 на 128 пикселов при условии, что в изображении могут использоваться
32 различных цвета? В ответе запишите только целое число, единицу
измерения писать не нужно.
2) Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы
можно было сохранить любое растровое изображение размером 64 на 128
пикселов при условии, что в изображении могут использоваться 128 различных цветов? В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.
3) Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером 64 на 256 пикселов при условии, что в изображении могут использоваться 256 различных цветов? В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.
4) Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером 32 на 1024 пикселов при условии, что в изображении могут использоваться 128 различных цветов? В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.
5) Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером 1024 на 512 пикселов при условии, что в изображении могут использоваться 64 различных цвета? В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.
- Рисунок размером 128 на 256 пикселей занимает в
памяти 24 Кбайт (без учёта сжатия). Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
2) Рисунок размером 128 на 128 пикселей занимает в памяти 10 Кбайт (без учёта сжатия). Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
3) Рисунок размером 64 на 128 пикселей занимает в памяти 7 Кбайт (без учёта сжатия). Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
4) Рисунок размером 64 на 256 пикселей занимает в памяти 16 Кбайт (без учёта сжатия). Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
5) Рисунок размером 32 на 1024 пикселей занимает в памяти 28 Кбайт (без учёта сжатия). Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
- После преобразования растрового 256-цветного графического
файла в черно-белый формат (2 цвета) его размер уменьшился
на 7 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?
2) После преобразования растрового 16-цветного графического файла в черно-белый формат (2 цвета) его размер уменьшился на 21 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?
3) После преобразования растрового 256-цветного графического файла в 16-цветный формат его размер уменьшился на 15 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?
4) После преобразования растрового 256-цветного графического файла в 4-цветный формат его размер уменьшился на 18 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?
5)После преобразования растрового графического файла его объем уменьшился в 2 раза. Сколько цветов было в палитре первоначально, если после преобразования было получено растровое изображение того же разрешения в 16-цветной палитре?
После преобразования растрового 16-цветного графического файла в черно-белый формат (2 цвета) его размер уменьшился на 21 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?
Решение
N = 2 i
I = i*n
Дано:
N1 = 16
N2 = 2
I 1- I 2 = 21 Кбайт
I 1= ?
N1 = 16 = 2 i = 2 4 i1 = 4 бит
N2 = 2 = 2 i = 2 1 i2 = 1 бит
I 1- I 2 = 21 Кбайт,
4n – n = 21 1024 8
3n = 21 1024 8, n = 21 1024 8:7 = 7*1024*8
I = 4 бит* 7*1024*8 = 7*2 2 *2 10 *2 3 бит = 28 Кбайт
Ответ: 28 Кбайт.
После преобразования растрового 256-цветного графического файла в 16-цветный формат его размер уменьшился на 15 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?
Дано:
N1 = 256
N2 = 16
I 1- I 2 = 15 Кбайт
I 1= ?
Решение
N = 2 i
I = i*n
N1 = 256 = 2 i = 2 8 i1 = 8 бит
N2 = 16 = 2 i = 2 4 i2 = 4 бит
I 1- I 2 = 15 Кбайт,
8n – 4n = 15 1024 8
4n = 15 1024 8, n = 15 1024 8:4 = 30720
I = 8 бит* 30720 = 245760 бит = 245760:8:1024 Кбайт = 30 Кбайт
Ответ: 30 Кбайт.
- Камера делает фотоснимки размером 1600 1200 пикселей.
На хранение одного кадра отводится 3800 Кбайт. Определите
максимальную глубину цвета (в битах на пиксель), которую можно использовать при фотосъёмке.
2) Камера делает фотоснимки размером 1280 960 пикселей. На хранение одного кадра отводится 160 Кбайт. Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
3) Камера делает фотоснимки размером 3200 1800 пикселей. На хранение одного кадра отводится 3 Мбайт. Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
4) Камера делает фотоснимки размером 640 480 пикселей. На хранение одного кадра отводится 250 Кбайт. Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
5) Камера делает фотоснимки размером 1600 1200 пикселей. На хранение одного кадра отводится 1 Мбайт. Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
При заказе печати на пакетах рекомендуется наносить простые изображения для исполнения не более чем в одном-трех цветах. Стоит заметить, что при создании макета хорошим дизайнером это никак не скажется на качестве и восприятии потребителем подаваемой рекламной информации, а кроме того, сократит стоимость и сроки производства заказа. Также следует учесть возможность совмещения цветов в технологическом плане и подобрать подходящее оборудование. Ведь далеко не все наносимые изображения геометрически не зависят друг от друга, часто некоторые цвета жестко связаны между собой и их необходимо стыковать.
Если вам все же необходим рисунок с большим количеством различных цветов, то лучше воспользоваться специальным оборудованием, которое позволяет выполнять полноцветную печать на пакетах
. Принцип таких машин заключается в наличии ультрафиолетовой сушки, так как для полноцветной печати могут использоваться только УФ-отверждаемые краски. Разумеется, данная технология подразумевает не только высокую стоимость нанесения полноцветных изображений на пакет, но и печать более крупных точек, поэтому не следует ожидать качества картинки, как на бумаге.
«Разрядность» является одним из параметров, за которым все гонятся, но немногие фотографы действительно его понимают. Photoshop предлагает 8, 16 и 32-битные форматы файлов. Иногда мы видим файлы, отмеченные как 24 и 48-бит. И наши камеры часто предлагают 12 и 14-битные файлы, хотя вы можете получить 16 бит с камерой среднего формата. Что всё это значит, и что действительно имеет значение?
Что такое битовая глубина?
Перед тем, как сравнивать различные варианты, давайте сначала обсудим, что означает название. Бит является компьютерной единицей измерения, относящейся к хранению информации в виде 1 или 0. Один бит может иметь только одно из двух значений: 1 или 0, да или нет. Если бы это был пиксель, он был бы абсолютно черного или абсолютно белого цвета. Не очень полезно.
Для того, чтобы описать более сложный цвет, мы можем объединить несколько бит. Каждый раз, когда мы добавляем биты, количество потенциальных комбинаций удваивается. Один бит имеет 2 возможных значения 0 или 1. При объединении 2 бит вы можете иметь четыре возможных значения (00, 01, 10 и 11). Когда вы объединяете 3 бита, вы можете иметь восемь возможных значений (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111). И так далее. В общем, число возможных вариантов будет являться числу два, возведённому в степени количества бит. Таким образом, «8-бит» = 2 8 = 256 возможных целочисленных значений. В Photoshop это представлено в виде целых чисел 0-255 (внутренне, это двоичный код 00000000-11111111 для компьютера).
Так «битовая глубина» определяет малейшие изменения, которые вы можете сделать, относительно некоторого диапазона значений. Если наша шкала яркости от чистого черного до чистого белого имеет 4 значения, которые мы получаем от 2-битного цвета, то мы получим возможность использовать черный, темно-серый, светло серый и белый. Это довольно мало для фотографии. Но если у нас есть достаточное количество бит, мы имеем достаточно шагов с широким диапазоном серого, чтобы создать то, что мы будем видеть как совершенно гладкий градиент от черного к белому.
Ниже приведен пример сравнения черно-белого градиента на разной битовой глубине. Данное изображение – это просто пример. Нажмите на него, чтобы увидеть изображение в полном разрешении в формате JPEG2000 с разрядностью до 14 бит. В зависимости от качества вашего монитора, вы, вероятно, сможете увидеть только разницу до 8 или 10 бит.
Как понимать битовую глубину?
Было бы удобно, если бы все «битовые глубины» можно было сравнить непосредственно, но есть некоторые различия в терминологии, которые нужно понимать.
Обратите внимание, что изображение выше черно-белое. Цветное изображение, как правило, состоит из красных, зеленых и синих пикселей для создания цвета. Каждый из этих цветов обрабатывается компьютером и монитором как «канал». Программное обеспечение, например, Photoshop и Lightroom, считают количество бит на канал. Таким образом, 8 бит означает 8 бит на канал. Это означает, что 8-битный RGB-снимок в Photoshop будет иметь в общей сложности 24 бита на пиксель (8 для красного, 8 для зеленого и 8 для синего). 16-битное RGB-изображение или LAB в Photoshop будет иметь 48 бит на пиксель и т.д.
Вы бы могли предположить, что 16-бит означает 16-бит на канал в Photoshop, но в данном случае это работает иначе. Photoshop реально используется 16 бит на канал. Тем не менее, он относится к 16-разрядным снимкам по-другому. Он просто добавляет один бит к 15-битам. Это иногда называют 15+1 бит. Это означает, что вместо 2 16 возможных значений (что равнялось бы 65536 возможным значениям) существует только 2 15+1 возможных значений, что составляет 32768+1=32769.
Таким образом, с точки зрения качества, было бы справедливо сказать, что 16-битный режим Adobe, на самом деле содержит только 15-бит. Вы не верите? Посмотрите на 16-разрядную шкалу для панели Info в Photoshop, которая показывает масштаб 0-32768 (что означает 32769 значения учитывая ноль. Почему Adobe так делает? Согласно заявлению разработчика Adobe Криса Кокса, это позволяет Photoshop работать гораздо быстрее и обеспечивает точную среднюю точку для диапазона, который является полезным для режимов смешивания.
Большинство камер позволит вам сохранять файлы в 8-бит (JPG) или от 12 до 16 бит (RAW). Так почему же Photoshop не открывает 12 или 14-битный RAW файл, как 12 или 14 бит? С одной стороны, это потребовало бы очень много ресурсов для работы Photoshop и изменение форматов файлов для поддержки других битовых глубин. И открытие 12-битных файлов в качестве 16-бит на самом деле не отличается от открытия 8-битного JPG, а затем преобразования в 16 бит. Там нет непосредственной визуальной разницы. Но самое главное, есть огромные преимущества использования формата файлов с несколькими дополнительными битами (как мы обсудим позже).
Для дисплеев, терминология меняется. Производители хотят, чтобы характеристики их оборудования звучали соблазнительно. Поэтому режимы отображения 8-бит обычно подписывают как «24-бит» (потому что у вас есть 3 канала с 8-бит каждый). Другими словами, «24-бит» («True Color») для монитора не очень впечатляет, это на самом деле означает то же самое, что 8 бит для Photoshop. Лучшим вариантом было бы «30-48 бит» (так называемый «Deep Color»), что составляет 10-16 бит на канал, хотя для многих более 10 бит на канал является излишеством.
Сколько бит вы можете увидеть?
С чистым градиентом (т.е. наихудшими условиями), многие могут обнаружить полосатость в 9-битном градиенте, который содержит 2048 оттенков серого на хорошем дисплее с поддержкой более глубокого отображения цвета. 9-битный градиент является чрезвычайно слабым, едва уловимым. Если бы вы не знали о его существовании, вы бы его не увидели. И даже когда вы будете на него смотреть, будет не просто сказать где границы каждого цвета. 8-битный градиент относительно легко увидеть, если смотреть на него пристально, хотя вы всё ещё сможете его не замечать, если не присматриваться. Таким образом, можно сказать, что 10-битный градиент визуально идентичен 14-битному или более глубокому.
Обратите внимание, что если вы хотите создать свой собственный файл в Photoshop, инструмент градиента будет создавать 8-битные градиенты в 8-битном режиме документа, но даже если вы преобразуете документ в 16-битный режим, вы по-прежнему будете иметь 8-битный градиент. Однако, вы можете создать новый градиент в 16-битном режиме. Однако, он будет создаваться в 12-бит. Программа не имеет 16-битного варианта для инструмента градиента в Photoshop, но 12-бит более чем достаточно для любой практической работы, так как он позволяет использовать 4096 значений.
Не забудьте включить сглаживание в панели градиента, так как это лучше всего подходит для тестирования.
Важно также отметить, что вы, вероятно, столкнутся с ложной «полосатостью» при просмотре изображений на увеличении менее чем 67%.
Зачем использовать больше бит, чем вы можете увидеть?
Почему у нас есть варианты, даже больше, чем 10-бит в наших камерах и Photoshop? Если мы не редактировали фотографии, то не было бы никакой необходимости добавлять больше бит, чем человеческий глаз может видеть. Однако, когда мы начинаем редактирование фотографий, ранее скрытые различия могут легко вылизать наружу.
Если мы значительно осветлим тени или затемним блики, то мы увеличим некоторую часть динамического диапазона. И тогда любые недочёты станут более очевидны. Другими словами, увеличение контраста в изображении работает как уменьшение битовой глубины. Если мы будем достаточно сильно выкручивать параметры, на некоторых участках снимка может появиться полосатость. Она будет показывать переходы между цветами. Такие моменты обычно становятся заметны на чистом голубом небе или в тенях.
Почему 8-битные изображения выглядят так же, как 16-битные?
При преобразовании 16-битного изображения в 8-битное вы не увидите разницы. Если так, тогда зачем использовать 16-бит?
Всё дело в плавности редактирования. При работе с кривыми или другими инструментами вы получите больше шагов коррекции тонов и цветов. Переходы будут плавней в 16 бит. Поэтому, даже если разница не может быть изначально заметна, переход к меньшей битовой глубине цвета может стать серьезной проблемой позже, при редактировании изображения.
Так сколько бит действительно нужно в камере?
Изменение 4 стопов в обеспечит потерю чуть более 4 бит. Изменение 3 стопов экспозиции находится ближе к потере 2 бит. Как часто вам приходится настолько сильно корректировать экспозицию? При работе с RAW коррекция до +/- 4 стопа – это экстремальная и редкая ситуация, но такое случается, поэтому желательно иметь дополнительные 4-5 бит над пределами видимого диапазонов, чтобы иметь запас. При нормальном диапазоне 9-10 бит, с запасом нормой может быть примерно 14-15 бит.
На самом деле, вы, вероятно, никогда не будете нуждаться в таком большом количестве данных по нескольким причинам:
- Есть не так много ситуаций, когда вы встретите идеальный градиент. Ясное голубое небо, вероятно, наиболее частый пример. Все остальные ситуации имеют большое количество деталей и переходы цветов не плавные, поэтому вы не увидите разницу при использовании различной битовой глубины.
- Точность вашей камеры не так высока, чтобы обеспечить точность цветопередачи. Другими словами, в изображении есть шум. Из-за этого шума обычно намного сложнее увидеть переходы между цветами. Получается, что реальные изображения обычно не способны отобразить переходы цвета в градиентах, так как камера не способны запечатлеть идеальный градиент, который можно создать программно.
- Вы можете удалить переходы цветов во время пост-обработки при помощи использования размытия по Гауссу и добавления шума.
- Большой запас бит нужен только для экстремальных тональных поправок.
Принимая все это во внимание, 12-бит звучит как очень разумный уровень детализации, который позволил бы выполнять отличную постобработку. Тем не менее, камера и человеческий глаз по-разному реагирует на свет. Человеческий глаз более чувствителен к тени.
Интересный факт заключается в том, что многое зависит от программы, которую вы используете для постобработки. К примеру, при вытягивании теней из одного и того же изображения в Capture One (CO) и в Lightroom можно получить разные результаты. На практике оказалось, что СО больше портит глубокие тени, чем аналог от Adobe. Таким образом, если вы вытягиваете в LR, то можно рассчитывать на 5 стопов, а в CO – всего на 4.
Но всё таки, лучше избегать попыток вытянуть более 3 стопов динамического диапазона из-за шума и изменения цветового оттенка. 12-бит, безусловно, разумный выбор. Если вы заботитесь о качестве, а не размере файла, то снимайте в 14-битном режиме, если ваша камера позволяет.
Сколько бит стоит использовать в Photoshop?
На основании изложенного выше, должно быть ясно, что 8-бит – это мало. Можно сразу увидеть переходы цветов в плавных градиентах. И если вы не видите это сразу, даже скромные корректировки могут сделать этот эффект заметным.
Стоит работать в 16 бит даже если ваш исходный файл 8-битовый, например, изображения в JPG. Режим 16-бит даст лучшие результаты, поскольку он позволит свести к минимуму переходы при редактировании.
Нет никакого смысла использовать 32-битный режим, если вы не обрабатываете файл HDR.
Сколько бит нужно для интернета?
Преимущества 16 бит заключаются в расширении возможностей редактирования. Преобразование окончательного отредактированного изображения в 8 бит прекрасно подходит для просмотра снимков и имеет преимущество в создании небольших файлов для интернета для более быстрой загрузки. Убедитесь, что сглаживание в Photoshop включено. Если вы используете Lightroom для экспорта в JPG, сглаживание используется автоматически. Это помогает добавить немного шума, который должен свести к минимуму риск появления заметных переходов цвета в 8 бит.
Сколько бит нужно для печати?
Если вы печатаете дома, вы можете просто создать копию рабочего 16-битного файла и обработать его для печати, осуществив печать именно рабочего файла. Но что, если вы отправляете свои изображения через интернет в лабораторию? Многие будут использовать 16-разрядные TIF-файлы, и это отличный способ. Однако, если для печати требуют JPG или вы хотите отправить файл меньшего размера, вы можете столкнуться с вопросами о переходе на 8-бит.
Если ваша лаборатория печати принимает 16-битный формат (TIFF, PSD, JPEG2000), просто спросите у специалистов какие файлы предпочтительны.
Если вам нужно отправить JPG, он будет в 8 бит, но это не должно быть проблемой. В действительности, 8-бит отлично подходит для окончательного вывода на печать. Просто экспортируйте файлы из Lightroom с качеством 90% и цветовым пространством Adobe RGB. Делайте всю обработку перед преобразованием файла в 8 бит и никаких проблем не будет.
Если вы не видите полосатость перехода цветов на мониторе после преобразования в 8-бит, можете быть уверены, что всё в порядке для печати.
В чем разница между битовой глубиной и цветовым пространством?
Битовая глубина определяет число возможных значений. Цветовое пространство определяет максимальные значения или диапазон (обычно известные как «гамма»). Если вам нужно использовать коробку цветных карандашей в качестве примера, большая битовая глубина будет выражаться в большем количестве оттенков, а больший диапазон будет выражаться как более насыщенные цвета независимо от количества карандашей.
Чтобы посмотреть на разницу, рассмотрим следующий упрощенный визуальный пример:
Как вы можете видеть, увеличивая битовую глубину мы снижаем риск появления полос перехода цвета. Расширяя цветовое пространство (шире гамма) мы сможем использовать более экстремальные цвета.
Как цветовое пространство влияет на битовую глубину?
SRGB (слева) и Adobe RGB (справа)
Цветовое пространство (диапазон, в котором применяются биты), поэтому очень большая гамма теоретически может вызвать полосатость, связанную с переходами цвета, если она растягивается слишком сильно. Помните, что биты определяют количество переходов по отношению к диапазону цвета. Таким образом, риск получить визуально заметные переходы увеличивается с расширением гаммы.
Рекомендуемые настройки, чтобы избежать полосатости
После всего этого обсуждения можно сделать заключение в виде рекомендаций, которых стоит придерживаться, чтобы избежать проблем с переходами цветов в градиентах.
Настройки камеры:
- 14+ бит RAW файл является хорошим выбором, если вы хотите, наилучшее качество, особенно если вы рассчитываете на корректировку тона и яркости, например, увеличение яркости в тенях на 3-4 стопа.
- 12-битный RAW файл отлично подойдёт, если вы хотите иметь меньший вес файлов или снимать быстрее. Для камеры Nikon D850 14-битный RAW файл примерно на 30% больше, чем 12-битный, так что это является важным фактором. И большие файлы могут повлиять на возможность снимать длинные серии кадров без переполнения буфера памяти.
- Никогда не снимайте в JPG, если вы можете. Если вы снимаете какие-то события, когда нужно быстро передавать файлы и качество снимков не играет роли, то конечно Jpeg будет отличным вариантом. Также вы можете рассмотреть возможность съёмки в режиме JPG + RAW, если вам нужен более качественный файл впоследствии. Стоит придерживаться цветового пространства SRGB, если вы снимаете в JPG. Если вы снимаете в RAW, вы можете игнорировать настройки цветового пространства. Файлы RAW в действительности не имеют цветового пространства. Оно не устанавливается, пока не выполнена конвертация файла RAW в другой формат.
Lightroom и Photoshop (рабочие файлы):
- Всегда сохраняйте рабочие файлы в 16-бит. Используйте 8 бит только для окончательного экспорта в формате JPG для интернета и печати, если этот формат удовлетворяет требованиям печатного оборудования. Это нормально использовать 8-бит для окончательного вывода, но следует избегать этого режима во время обработки.
- Обязательно просмотрите снимок в масштабе 67% или больше, чтобы убедиться, что в градиентах нет заметных переходов цвета. В меньшем масштабе Photoshop может создавать ложную полосатость. Об этом будет другая наша статья.
- Будьте осторожны при использовании HSL в Lightroom и Adobe Camera RAW, так как этот инструмент может создать цветные полосы. Это имеет очень мало общего с битовой глубиной, но проблемы возможны.
- Если ваш исходный файл доступен только в 8-бит (например, JPG), вы должны немедленно преобразовать его в 16 бит перед редактированием. Последующие правки на 8-битные изображении в 16-битном режиме не будут создавать слишком явных проблем.
- Не используйте 32-разрядное пространство, если вы не используете его для объединения нескольких RAW-файлов (HDR). Есть некоторые ограничения при работе в 32-битном пространстве, а файлы становятся в два раза больше. Лучше всего делать объединение HDR в Lightroom вместо того, чтобы использовать 32-битный режим в Photoshop.
- Формат HDR DNG Lightroom очень удобен. Он использует 16-битный режим с плавающей точкой для того, чтобы охватить более широкий динамический диапазон с таким же количеством бит. Рассчитывая на то, что нам обычно нужно исправлять динамический диапазон в HDR только в пределах 1-2 стопов, это приемлемый формат, который повышает качество без создания огромных файлов. Конечно, не забудьте экспортировать этот RAW в 16-битном TIF/PSD, когда вам нужно продолжить редактирование в Photoshop.
- Если вы один из немногих людей, которые должны использовать 8-разрядный рабочий режим по какой-то причине, вероятно, лучше всего придерживаться цветового пространства sRGB.
- При использовании инструмента градиента в Photoshop, отметив опцию «сглаживание» программа будет использовать 1 дополнительный бит. Это может быть полезно при работе в 8-битных файлах.
Экспорт для интернета:
- JPG с 8 битами и цветовым пространством sRGB идеально подходит для интернета. В то время как некоторые мониторы способны отображать большую битовую глубину, увеличенный размер файла, вероятно, не стоит этого. И в то время как все больше и больше мониторов поддерживают более широкие гаммы, не все браузеры правильно поддерживают управление цветом и могут отображать изображения неправильно. И большинство из этих новых мониторов вероятно никогда не проходили калибровку цвета.
- 8-бит отлично подходит для окончательного вывода на печать, но используйте 16 бит, если печатное оборудование поддерживает это.
- Стандартный монитор отлично подойдёт для большинства задач, но помните, что вы можете увидеть полосы перехода цветов из-за 8-битных дисплеев. Этих полос может на самом деле не быть в снимках. Они появляются на этапе вывода на монитор. На другом дисплее этот же снимок может выглядеть лучше.
- Если вы можете себе это позволить, 10-битный дисплей идеально подходит для работы с фотографией. Широкий диапазон, такой как Adobe RGB также идеально подходит. Но это не обязательно. Вы можете создавать потрясающие снимки на самом обычном мониторе.
Взгляд в будущее
В данный момент выбор большей битовой глубины для вас может не иметь значения, так как ваш монитор и принтер способны работать только в 8 бит, но в будущем всё может измениться. Ваш новый монитор сможет отображать больше цветов, а печать можно осуществить на профессиональном оборудовании. Сохраняйте свои рабочие файлы в 16-бит. Этого будет достаточно, чтобы сохранить наилучшее качество на будущее. Этого будет достаточно, чтобы удовлетворить требованиям всех мониторов и принтеров, которые будут появляться в обозримом будущем. Этого диапазона цвета достаточно, чтобы выйти за пределы диапазона зрения человека.
Однако гамма – это другое. Скорее всего, у вас есть монитор с цветовой гаммой sRGB. Если он поддерживает более широкий спектр Adobe RGB или гамму P3, то вам лучше работать с этими гаммами. Adobe RGB имеет расширенный диапазон цвета в синем, голубом и зелёном, а P3 предлагает более широкие цвета в красном, желтом и зеленом. Помимо P3 мониторов существуют коммерческие принтеры, которые превышают гамму AdobeRGB. sRGB и AdobeRGB уже не в состоянии охватить полный диапазон цветов, которые могут быть воссозданы на мониторе или принтере. По этой причине, стоит использовать более широкий диапазон цвета, если вы рассчитываете на печать или просмотр снимков на лучших принтерах и мониторах позже. Для этого подойдёт гамма ProPhoto RGB. И, как обсуждалось выше, более широкая гамма нуждается в большей битовой глубине 16-бит.
Как удалить полосатость
Но если вы столкнетесь с полосатостью (скорее всего при переходе в 8-разрядное изображение, вы можете предпринять следующие шаги, чтобы свести эту проблему к минимуму:
- Преобразуйте слой в смарт-объект.
- Добавьте размытие по Гауссу. Радиус установите таким, чтобы скрыть полосатость. Радиус, равный ширине полосатости в пикселях идеален.
- Используйте маску, чтобы применить размытие только там, где это необходимо.
- И, наконец, добавьте немного шума. Зернистость устраняет вид гладкого размытия и делает снимок более целостным. Если вы используете Photoshop CC, используйте фильтр Camera RAW, чтобы добавить шум.
Выбирая цветы, каждый человек задумывается о том, сколько цветов должно быть в букете. Ведь помимо вида и оттенка растений, в букете играет большую роль и их количество. С помощью специальных разработок учёным удалось выяснить, что уже в 5 — 6 веках до нашей эры соблюдалась определенная числовая символика. Этот факт говорит о том, что числа имеют давно проверенное значение, поэтому к количеству цветов для подарка нужно подходить серьёзно.
Чётные и нечётные числа
По древним славянским традициям чётное количество цветов в букете имеет значение траура и заряжает букет отрицательной энергетикой.
Именно поэтому парное количество приносят на похороны, к могилам или памятникам. А вот у жителей Восточных, Европейских стран и США существует совершенно другая точка зрения по этому поводу. Чётное число у них – символ везения, счастья и любви.
Самым счастливым числом в букете у немцев считается восемь, несмотря на то, что оно чётное.
В США чаще всего друг другу дарят вместе 12 цветов. Жители Токио спокойно отнесутся, если выдать им по 2 цветочка, главное, чтобы не 4 – эта цифра у них считается символом смерти.
У японцев, вообще, есть свой язык растений, и каждое их число имеет своё значение. Например, одна роза – это знак внимания, три – уважение, пять – любовь, семь – страсть и обожание, девять – преклонение. Букет из 9 цветочков японцы презентуют своим кумирам, а из 7 – любимым женщинам. В нашей стране тоже можно дарить чётное количество растений, если их более 15 штук в одном комплекте.
Язык цветов
Мало кто знает, что язык цветов определяет количество бутонов в букете. Этот язык нужно знать и учитывать тому, кто делает подарок, чтобы в дальнейшем не пожалеть о своих действиях. Вдруг для получателя имеет значение количество цветов в букете.
О чем говорят цифры
Исключение из правила, которое запрещает презентовать чётное количество цветков – это розы, их может быть даже две.
Существует отдельный язык этих красивых растений, определяющий значение для каждого их числа:
Как правильно подарить девушке розы
Конечно, каждая женщина мечтает хоть раз в жизни получить от любимого большое количество роз, которые даже будет трудно сосчитать.
Но не всегда композиция из сотни элитных растений имеет большее значение в плане любви к своей избраннице, чем одна красивая красная розочка, особенно если её преподать правильно.
Не стоит кутать цветок в обёртку, а также добавлять к нему лишние веточки и растения, это лишь удешевит его вид.
Намного лучше будет смотреться роза, украшенная бархатной или атласной ленточкой. Иногда можно упаковать её в прозрачную обёртку, но только без лишнего блеска. То же самое можно сказать и о букете из трёх бутонов. Если в комплекте более 7 цветочков, тогда их необходимо оформить в упаковку и связать лентами, чтобы букет имел красивый вид и не рассыпался.
Между количеством цветов, задаваемых точке растрового изображения, и количеством информации, которое необходимо выделить для хранения цвета точки
, существует зависимость, определяемая соотношением (формула Р. Хартли):
где
I
– количество информации
N
–
количество цветов, задаваемых точке.
Так, если количество цветов, задаваемых для точки изображения, N =
256, то количество информации необходимое для ее хранения (глубина цвета) в соответствии с формулой Р. Хартли будет равно I
= 8 бит.
В компьютерах для отображения графической информации используются различные графические режимы работы монитора. Здесь необходимо отметить, что кроме графического режима работы монитора есть также текстовый режим, при котором экран монитора условно разбивается на 25 строк по 80 символов в строке. Эти графические режимы характеризуются разрешением экрана монитора и качеством цветопередачи (глубиной цвета).
Для реализации каждого из графических режимов экрана монитора необходим определенный информационный объем видеопамяти
компьютера (V), который определяется из соотношения
где
К
– количество точек изображения на экране монитора (К = А · В)
А
– количество точек по горизонтали на экране монитора
В
– количество точек по вертикали на экране монитора
I
– количество информации (глубина цвета), т.е. количество бит на 1 пиксель.
Так, если экран монитора имеет разрешающую способность 1024 на 768 точек и палитру, состоящую из 65536 цветов, то
глубина цвета составит I = log 2 65 538 = 16 бит
,
количество точек изображения будет равно К = 1024 х 768 = 786432
Требуемый информационный объем видеопамяти в соответствии будет равен V = 786432 · 16 бит = 12582912 бит = 1572864 байт = 1536 Кбайт = 1,5 Мбайт
.
Файлы, созданные на основе растровой графики, предполагают хранение данных о каждой отдельной точке изображения. Для отображения растровой графики не требуется сложных математических расчетов, достаточно лишь получить данные о каждой точке изображения (ее координаты и цвет) и отобразить их на экране монитора компьютера.
Посетите практически любой форум по фотографии, и вы непременно наткнетесь на дискуссию относительно преимуществ RAW и JPEG файлов. Одна из причин, по которой некоторые фотографы предпочитают формат RAW – это бóльшая глубина бита (глубина цвета)*, содержащаяся в файле. Это позволяет вам получать фотографии большего технического качества, чем те, что вы можете получить из файла JPEG.
*Bit
depth
(глубина бита), или Color
depth
(глубина цвета, в русском языке чаще используется именно это определение) – количество бит, используемых для представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики или видеоизображения. Часто выражается единицей бит на пиксель (англ. bits per pixel, bpp). Wikipedia
Что такое глубина цвета?
Компьютеры (и устройства, которые управляются встроенными компьютерами, такие как цифровые SLR-камеры) используют двоичную систему исчисления. Двоичная нумерация состоит из двух цифр – 1 и 0 (в отличие от десятичной системы исчисления, включающей 10 цифр). Одна цифра в двоичной системе исчисления называется «бит» (англ. «bit», сокращенно от «binary digit», «двоичная цифра»).
Восьмибитное число в двоичной системе выглядит так: 10110001 (эквивалентно 177 в десятичной системе). Таблица ниже демонстрирует, как это работает.
Максимально возможное восьмибитное число – это 11111111 – или 255 в десятичном варианте. Это значимая цифра для фотографов, поскольку она возникает во многих программах для обработки изображений, а также в старых дисплеях.
Цифровая съемка
Каждый из миллионов пикселей на цифровой фотографии соответствует элементу (также называемому «пиксель», англ. «pixel») на сенсоре (сенсорная матрица) камеры. Эти элементы при попадании на них света генерируют слабый электрический ток, измеряемый камерой и записывающийся в JPEG или RAW файл.
Файлы JPEG
Файлы JPEG записывают информацию о цвете и яркости для каждого пикселя тремя восьмиразрядными числами, по одному числу для красного, зеленого и синего каналов (эти цветовые каналы такие же, как те, что вы видите при построении цветовой гистограммы в Photoshop или на вашей камере).
Каждый восьмибитный канал записывает цвет по шкале 0-255, предоставляя теоретический максимум в 16,777,216 оттенках (256 x 256 x 256). Человеческий глаз может различать приблизительно около 10-12 миллионов цветов, так что это число обеспечивает более чем удовлетворительное количество информации для отображения любого объекта.
Этот градиент был сохранен в 24-битном файле (по 8 бит на каждый канал), что достаточно для передачи мягкой градации цветов.
Этот градиент был сохранен как 16-битный файл. Как вы можете видеть, 16 бит недостаточно для передачи мягкого градиента.
RAW файлы
RAW файлы присваивают больше бит каждому пикселю (большинство камер имеют 12 или 14-битные процессоры). Больше бит – больше числа, а, следовательно, больше тонов на каждый канал.
Это не приравнивается к большему количеству цветов – JPEG файлы уже могут записывать больше цветов, чем может воспринять человеческий глаз. Но каждый цвет сохраняется с гораздо более тонкой градацией тонов. В таком случае говорят, что изображение имеет большую глубину цвета. Таблица ниже иллюстрирует, как глубина бита приравнивается к количеству оттенков.
Обработка внутри камеры
Когда вы настраиваете камеру на запись фотографий в режиме JPEG, внутренний процессор камеры считывает информацию, полученную от сенсора в момент, когда вы делаете снимок, обрабатывает ее в соответствии с параметрами, выставленными в меню камеры (баланс белого, контраст, насыщенность цвета и т.д.), и записывает ее как 8-битный JPEG файл. Вся дополнительная информация, полученная сенсором, отбрасывается и теряется навсегда. В итоге, вы используете лишь 8 бит из 12 или 14 возможных, которые сенсор способен зафиксировать.
Постобработка
RAW файл отличается от JPEG тем, что содержит все данные, зафиксированные сенсором камеры за период экспонирования. Когда вы обрабатываете RAW файл, используя программное обеспечение для конвертации RAW, программа осуществляет преобразования, аналогичные тем, что производит внутренний процессор камеры, когда вы снимаете в JPEG. Различие состоит в том, что вы выставляете параметры внутри используемой программы, а те, что выставлены в меню камеры, игнорируются.
Выгода от дополнительной глубины бита RAW файла становится очевидной при постобработке. JPEG файл стоит использовать, если вы не собираетесь делать какую-либо постобработку и вам достаточно выставить экспозицию и все другие настройки во время съемки.
Однако, в реальности большинство из нас хочет внести хотя бы несколько исправлений, если это даже просто яркость и контраст. И это именно тот момент, когда JPEG файлы начинают уступать. С меньшим количеством информации на пиксель, когда вы проводите корректировку яркости, контраста или цветового баланса, оттенки могут визуально разделиться.
Результат наиболее очевиден в областях плавного и продолжительного перехода оттенков, таких как на голубом небе. Вместо мягкого градиента от светлого к темному, вы увидите расслоение на цветовые полосы. Этот эффект также известен как постеризация (англ. «posterisation»). Чем больше вы корректируете, тем сильнее он проявляется на изображении.
С файлом RAW, вы можете вносить гораздо более сильные изменения в оттенок цвета, яркость и контраст до того, как вы увидите снижение качества изображения. Это также позволяют сделать некоторые функции RAW-конвертера, такие как настройка баланса белого и восстановление «пересвеченных» областей (highlight recovery).
Это фото получено из JPEG файла. Даже при таком размере видны полосы в небе как результат постобработки.
При тщательном рассмотрении на небе виден эффект постеризации. Работа с 16-битным TIFF файлом может ликвидировать, или по крайней мере минимизировать, эффект полос.
16-битные TIFFфайлы
Когда вы обрабатываете RAW файл, ваше программное обеспечение предоставляет вам опцию по сохранению его как 8 или 16-битного файла. Если вы довольны обработкой и не хотите вносить еще какие-либо изменения, вы можете сохранить его как 8-битный файл. Вы не заметите никаких различий между файлом 8 бит и 16 бит на вашем мониторе или когда вы распечатаете изображение. Исключение – тот случай, когда у вас есть принтер, распознающий 16-битные файлы. В этом случае, из файла 16 бит вы можете получить лучший результат.
Однако если вы планируете осуществлять постобработку в Photoshop, тогда рекомендуется сохранять изображение как 16-битный файл. В этом случае изображение, полученное из 12 или 14-битного сенсора, будет «растянуто», чтобы заполнить 16-битный файл. После этого вы можете поработать над ним в Photoshop, зная, что дополнительная глубина цвета поможет вам достичь максимального качества.
Опять же, когда вы завершили процесс обработки, вы можете сохранить файл как 8-битный файл. Журналы, издатели книг и стоки (и практически любой клиент, покупающий фотографии), требуют 8-битные изображения. Файлы 16 бит могут потребоваться, только если вы (или кто-то другой) намереваетесь редактировать файл.
Это изображение, которое я получил, используя настройку RAW+JPEG на камере EOS 350D. Камера сохранила две версии файла – JPEG, обработанный процессором камеры, и RAW файл, содержащий всю информацию, записанную 12-битным сенсором камеры.
Здесь вы видите сравнение правого верхнего угла обработанного JPEG файла и RAW файла. Оба файла были созданы камерой с одной и той же настройкой экспозиции, и единственное различие между ними – это глубина цвета. Я смог «вытянуть» не различимые в JPEG «пересвеченные» детали в RAW файле. Если бы я хотел поработать над этим изображением дальше в Photoshop, я мог бы сохранить его как 16-битный файл TIFF, чтобы обеспечить максимально возможное качество изображения в течение процесса обработки.
Почему фотографы используют JPEG?
То, что не все профессиональные фотографы используют формат RAW все время, еще ничего не значит. Как свадебные, так и спортивные фотографы, например, зачастую работают именно с форматом JPEG.
Для свадебных фотографов, которые могут снять тысячи снимков на свадьбе, это экономит время на последующей обработке.
Спортивные фотографы используют JPEG файлы для того, чтобы иметь возможность отсылать фотографии своим графическим редакторам в течение мероприятия. В обоих случаях скорость, эффективность и меньший размер файлов формата JPEG делает использование этого типа файлов логичным.
Глубина цвета на компьютерных экранах
Глубина бита также относится к глубине цвета, которую компьютерные мониторы способны отображать. Читателю, использующему современные дисплеи, возможно, тяжело будет в это поверить, но компьютеры, которыми я пользовался в школе, могли воспроизводить только 2 цвета – белый и черный. «Must-have» компьютер того времени – Commodore 64, способный воспроизводить аж 16 цветов. В соответствии с информацией из «Википедии», было продано более 12 единиц этого компьютера.
Компьютер Commodore 64. Автор фотографии Билл Бертрам (Bill Bertram)
Несомненно, вы не сможете редактировать фотографии на машине с 16 цветами (64 Кб оперативной памяти в любом случае больше не потянут), и изобретение 24-битных дисплеев с реалистичным цветовоспроизведением – одна из вещей, которые сделали цифровую фотографию возможной. Дисплеи с реалистичным цветовоспроизведением, как и файлы JPEG, формируются при помощи трех цветов (красного, зеленого и синего), каждый с 256 оттенками, записанными в 8-битную цифру. Большинство современных мониторов используют либо 24-битные, либо 32-битные графические устройства с реалистичным цветовоспроизведением.
Файлы HDR
Многие из вас знают, что изображения с расширенным динамическим диапазоном (HDR) создаются путем комбинирования нескольких версий одного и того же изображения, снятого с разными настройками экспозиции. Но знаете ли вы, что программное обеспечение формирует 32-битное изображение с более чем 4 миллиардами тональных значений на каждый канал на пиксель – просто скачок по сравнению с 256 оттенками в файле JPEG.
Настоящие HDR файлы не могут быть корректно отображены на компьютерном мониторе или распечатанной странице. Вместо этого они урезаются до 8 или 16-битных файлов при помощи процесса, называемого тональная компрессия (англ. «tone-mapping»), который сохраняет характеристики оригинального изображения с расширенным динамическим диапазоном, но позволяет воспроизвести его на устройствах с узким динамическим диапазоном.
Заключение
Пиксели и биты – основные элементы для построения цифрового изображения. Если вы хотите получить максимально хорошее качество снимка на вашей камере, необходимо понимать концепцию глубины цвета и причины, по которым формат RAW позволяет получить изображение лучшего качества.