Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

1

System binarny, szesnastkowy

• System dziesiętny (decimal)

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9  10 cyfr

623

(10)

= 6*10

2

+ 2*10

1

+ 3*10

0

• System dwójkowy (binary)

0,1  2 cyfry

101

(2)

= 1*2

2

+ 0*2

1

+ 1*2

0

= 4 + 0 + 1 = 5

(10)

• System szesnastkowy (hexadecimal)

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F – 16 cyfr

CF

(16)

= 12*16

1

+ 15*16

0

= 192 + 15 = 207

(10)

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

2

Reprezentacja danych

• Bit (binary digit) – przyjmuje wartości 1 lub 0 (tak/nie,

prawda/fałsz, jest napięcie/brak napięcia)

• Bajt (byte) – zestaw bitów – najczęściej 8 (oktet)

0111 – bajt o długości 4 bitów
1101 0001 – oktet (zamiennie z bajtem)
1110 0011 1100 - bajt o długości 12 bitów

• Słowo (word)

– 8, 16, 32, 48, 64 bitów na których dokonuje się działań

• Jaką liczbę można reprezentować za pomocą zestawu

bitów o długości n

111 – od 0 do 7  n=3
1111 – od 0 do 15  n=4

x = 2

n

- 1

There are 10 kinds of

people in the world:

those who understand

binary notation, and

those who don't

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

3

Reprezentacja danych

• Pojemność dysku twardego 750GB

– Liczba sektorów: 1 465 149 168 * 512 bajtów = 750 156 374

016 bajtów

– 750 156 374 016 / 10

9

= ok. 750,16 GB

– 750 156 374 016 / 2

30

= ok. 698.63 GB

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

4

Reprezentacja tekstu - ASCII

ASCII, Strony kodowe, Unicode

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

5

Reprezentacja tekstu - ASCII

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

6

Reprezentacja tekstu - ASCII

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

7

Reprezentacja tekstu - ASCII

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

8

Reprezentacja tekstu – strony kodowe

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

9

Reprezentacja tekstu – Unicode/Unikod

Unikod przypisuje unikalny

numer każdemu znakowi,

niezależny od używanej

platformy, programu czy

języka.

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

10

Reprezentacja obrazu

• Grafika rastrowa

– Siatka pikseli (1024 x 768)
– Każdy piksel przechowuje informację o kolorze

• 1 bit – czarno-biały,
• 8 bitów - pseudokolor (256 kolorów),
• 16 bitów - kolor pełny (65536 kolorów)
• 24 bity - kolor wierny, prawdziwy (16.8 mln barw)

– Reprezentacja kolorów

• RGB (#FF0000, #00FF00, #0000FF)
• CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK)

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

11

Reprezentacja obrazu

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

12

Reprezentacja obrazu

• Popularne formaty plików (raster)

– BMP (bitmap)

• Format uniwersalny (systemy Windows i OS/2)

– GIF (Graphics Interchange Format)

• Kolor 8-bitowy (z 24 bitowej palety)
• Kompresja LZW (bezstratna)
• Możliwość zapisywania informacji o przezroczystości (kanał

alfa) i animacji

• Spopularyzowany przez usługę WWW

– JPEG (Joint Photographic Experts Group)

• Kompresja stratna
• Spopularyzowany przez usługę WWW

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

13

Jak wygląda kompresja JPEG

• Transformacja kolorów i redukcja rozdzielczości

– Ludzkie oko jest dużo bardziej wrażliwe na małe zmiany w jasności niż

na małe zmiany w barwie

– Zmniejszamy rozdzielczość barw

• Dekompozycja obrazu na bloki

– 8x8 pikseli + uzupełnianie jeśli nie ma podziału przez 8

• Wykonanie DCT na każdym z bloków obrazu

– DCT (Discrete Cosine Transform)

• Kwantyzacja

– Tu następuje „kompresja stratna”
– Można ustali poziom jakości  od 0 do 100

• Przestawienie zygzakowe macierzy DCT i kodowanie Huffmana

– Uporządkowanie macierzy z DCT (grupowanie zer)
– Kodowanie Huffmana – poszukiwanie innej reprezentacji informacji z

wykorzystanie prawdopodobieństwa występowania znaków

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

14

Reprezentacja obrazu

• Popularne formaty plików (raster)

– PNG (Portable Network Graphics)

• Format bezstratny
• Możliwość zapisywania informacji o przezroczystości
• „połączenie GIF i JPG”

– TIFF (Tagged Image File Format)

• Podstawowy format w DTP
• Wiele trybów kolorów
• Wybór kompresji: stratna i bezstratna

– RAW

• brak kompresji stratnej
• „cyfrowy odpowiednik negatywu”
• dane z matrycy aparatu (surowe, bez użycia transformacji na JPG –

raw)

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

15

Reprezentacja obrazu

• Grafika wektorowa

– Matematyczne odwzorowanie obrazu

• Figury geometryczne
• Bryły geometryczne

– Popularne formaty

• SVG (Scalable Vector Graphics) – standard W3C

dla grafiki wektorowej dla WWW

• CDR – standard firmy Corel Draw
• SWF – standard firmy Adobe (częściowo otwarty)
• EPS – część języka PostScript

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

16

Reprezentacja obrazu

• Grafika wektorowa

<svg>
<circle style="fill:yellow; stroke:red;" cx="300" cy="300"

r="20"/>

</svg>

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

17

Reprezentacja dźwięku

• Jak przedstawić dźwięk?

– Problemy

• Sygnał analogowy
• Brak odpowiedniego opisu

matematycznego (tylko do prostych

dźwięków)

– Rozwiązanie

• Digitalizacja

– Próbkowanie
– Jakość

» Częstotliwość próbkowania - prawo

Shannona

» Dokładność zapisu wartości

– Konwersja AD/DA

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

18

Reprezentacja dźwięku

• Kodowanie dźwięku na płycie CD

– częstotliwość próbkowania 44,1 KHz

• Więcej niż dwukrotna maksymalna częstotliwość

dźwięku słyszalnego

– 16-bitów = 2^16 poziomów = 65536
– Format WAV (WAVeform audio format) – nie

do końca

• Kodowanie PCM

– Ile zajmuje godzina dźwięku?

• 44100 Hz (1/s) * 16 bitów * 3600 s * 2 kanały

= ???

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

19

Reprezentacja dźwięku

• Kompresja dźwięku - MP3

– MPEG-1 Layer III

• ISO/IEC-11172-3
• MPEG – Moving Picture Experts Group (grupa

robocza ISO)

– Kompresja stratna

• właściwości ludzkiego ucha (model

psychoakustyczny)

• usuwanie słabszych dźwięków (które i tak pomijamy)
• tryb joint-stereo
• VBR – Variable Bit Rate

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

20

Reprezentacja multimediów

• Strumień

– jest serią danych, której kolejne elementy oddziela zmienny

interwał czasu.

• Kontener multimedialny (w jednym pliku różne

strumienie danych)

– Obraz
– Audio
– Wideo
– Tekst
– Metadane

• Formaty

– AVI, MOV, 3GP, ...

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

21

Reprezentacja multimediów

• AVI - Audio Video Interleave

– Podział na „kawałki” (FourCC – kodowanie czteroznakowe)
– Możliwość przechowywania danych kodowanych i niekodowanych

• MOV – QuickTime

– Strumień audio:

• MPEG-1 Layer 3 Audio (.mp3)
• MPEG-4 AAC Audio (.m4a, .m4b, .m4p)
• Waveform Audio (WAV)

– Strumień wideo:

• BMP, GIF, JPEG, PNG, ...
• MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 Video

• 3GP - 3rd Generation Partnership Project

– Strumień wideo (MPEG-4 część 2)
– Strumień audio (AMR-NB lub AAC-LC)

Podstawy informatyki – dr inż. Kamil Sitarski

22

Reprezentacja multimediów

• Kodeki (codec – coder / decoder)

– DivX

• Własność firmy DivX, Inc.
• Stratna kompresja – MPEG-4 część 2
• Nie jest to oprogramowanie otwarte

– Xvid

• Jest to oprogramowanie otwarte (dostępność na wiele

platform)

• Stratna kompresja – MPEG-4 część 2

– MPEG-4 Part 2

• Używa DCT (jak w JPEG)
• Jest to międzynarodowy standard, a DivX i Xvid to jego

implementacje