12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης»1 Εισαγωγή στους Η/Υ Μάθημα 2: Αναπαράσταση και Αποθήκευση Ψηφιακής Πληροφορίας Διδάσκουσα:

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης»1 Εισαγωγή στους Η/Υ Μάθημα 2: Αναπαράσταση και Αποθήκευση Ψηφιακής Πληροφορίας Διδάσκουσα: Βούλα Ζώη, E.E.Δ.Ι.Π. Α.Σ.Κ.Τ. vzoi@telecom.ntua.gr

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 2  Πληροφορία που αντιλαμβανόμαστε με τις αισθήσεις και επεξεργαζόμαστε με τον εγκέφαλο  Περιγράφεται ως μία ή περισσότερες φυσικές μεταβλητές η τιμή των οποίων είναι συνάρτηση του χρόνου / χώρου Τι είναι σήμα;

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 3 Από τα αναλογικά στα ψηφιακά σήματα (1)  Πώς από το «συνεχές» πάμε στο «διακριτό»;  Δεν χάνεται πληροφορία; πλάτος χρόνος

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 4 Από τα αναλογικά στα ψηφιακά σήματα (2) Δειγματοληψία Κβαντοποίηση 7531075310 7531075310 πλάτος χρόνος 6,5 3,3 2,0 2,5 4,4 5,5 7 3 2 3 4 5 111 011 010 011 100 101 Κωδικοποίηση χρόνος

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 5 Ψηφιακή αναπαράσταση της πληροφορίας  Το bit, δηλαδή το σύμβολο των δύο καταστάσεων του Η/Υ, θεωρείται η στοιχειώδης μονάδα ψηφιακής πληροφορίας  Τα bits αποθηκεύονται στη μνήμη του Η/Υ ως ακολουθίες 01001000 01100101 01101100 01101100 01101111...  Οι Η/Υ αποθηκεύουν τα πάντα (αριθμούς, χαρακτήρες, εικόνες,...) σε δυαδική μορφή

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 6  Έτσι, θα πρέπει με κατάλληλους κώδικες να μπορούμε να μετατρέπουμε τις διάφορες μορφές πληροφορίας σε ακολουθίες δυαδικών ψηφιών για να τις αποθηκεύουμε  Για να τις ανακαλούμε, θα πρέπει να χρησιμοποιούμε αντίστροφους κώδικες Κωδικοποίηση ψηφιακής πληροφορίας

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 7  Για την αναπαράσταση των χαρακτήρων (π.χ. A, a, α, Β, …) χρειάζεται ένας κώδικας που θα αντιστοιχίζει τους χαρακτήρες σε bits και αντίστροφα  Όταν ο χρήστης πληκτρολογεί, το πάτημα του πλήκτρου μετατρέπεται σε έναν κωδικό και όταν οι χαρακτήρες εμφανίζονται στην οθόνη ο κωδικός μετατρέπεται σε σχήμα (ή γραμματοσειρά – font) Ψηφιακή αναπαράσταση χαρακτήρων (1)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 8  ASCII: American Standard Code for Information Interchange (ASCII)  Αναπτύχθηκε από τους τηλεγραφικούς κώδικες  Πρωτοδημοσιεύτηκε σαν πρότυπο (standard) το 1963 από τον αμερικάνικο οργανισμό τυποποίησης (τότε ASA, σήμερα ANSI)  Αρχικά χρησιµοποιούσε 7-bits ανά χαρακτήρα και μπορούσε να αναπαραστήσει 128 χαρακτήρες  Στη συνέχεια, έγινε 8-bit οπότε μπορεί πλέον να αναπαραστήσει 256 χαρακτήρες  π.χ. ’A’ = 01000001, ’B’ = 01000010, ’a’ = 01100001, ’\#’ = 00100011 Ψηφιακή αναπαράσταση χαρακτήρων (2) Δύο πολύ γνωστοί κώδικες για την αναπαράσταση χαρακτήρων είναι ο ASCII και ο UNICODE

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 9 Ψηφιακή αναπαράσταση χαρακτήρων (3)  O Unicode ορίζει κωδικούς για χαρακτήρες που υπάρχουν στις πιο πολλές γλώσσες του κόσµου  Χρησιμοποιεί 16 bits ανά χαρακτήρα (µπορεί να αναπαραστήσει 65536 χαρακτήρες)  Οι πρώτοι 256 χαρακτήρες είναι οι ίδιοι µε τον ASCII  Ο Unicode έχει καθιερωθεί πλέον ως η προτιμότερη κωδικοποίηση σε πολυγλωσσικό λογισμικό και πολλά πρότυπα όπως η γλώσσα XML το έχουν υιοθετήσει  Τα πιο γνωστά σχήματα υλοποίησης του Unicode είναι η σειρά UTF (UTF-8, UTF-16 και UTF-32)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 10  Μια εικόνα είναι μια συνεχής συνάρτηση που καθορίζει τις τιμές της έντασης του φωτός σε κάθε σημείο μιας ορθογώνιας επίπεδης επιφάνειας  Για την ψηφιοποίηση θέλουμε διακριτές τιμές  Άρα, κάνουμε δειγματοληψία των τιμών και κβαντοποίηση σε διακριτά επίπεδα Ψηφιακή αναπαράσταση εικόνων (1)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 11 Ορίζουμε έναν δισδιάστατο πίνακα τιμών έντασης για κάθε pixel pixel (picture element) (Η μικρότερη «απεικονίσιμη» μονάδα) – Τα σημεία στα οποία κάνουμε δειγματοληψία και κβαντοποίηση Ψηφιακή αναπαράσταση εικόνων (2)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 12  Μια ψηφιακή εικόνα περιγράφεται από δύο πολύ σημαντικά χαρακτηριστικά  Ανάλυση (resolution): Το μέγεθος του πίνακα εκφρασμένο σε pixels x pixels (π.χ. 800 x 600) Πολλές φορές είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε πόσα pixels χωράνε σε μια ίντσα - dots per inch (dpi) ( 1 inch = 0.0254 meter )  Χρωματικό βάθος (color depth): Πόσα bits χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση της τιμής του χρώματος κάθε pixel Ψηφιακή αναπαράσταση εικόνων (3)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 13  Δηλαδή, μια εικόνα που είναι 2048 x 1536 περιέχει 2048 *1536 = 3,145,728 pixels (δηλαδή 3.1 Megapixels)  Όσο αυξάνονται τα Μegapixels, τόσο μεγαλύτερα είναι τα αρχεία εικόνας που πρέπει να αποθηκεύσουμε Ψηφιακή αναπαράσταση εικόνων (4)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 14  Ανάλογα με τον αριθμό bits ανά pixels υποστηρίζεται και διαφορετικός αριθμός χρωμάτων  Συγκεκριμένα, x bits ανά pixel δίνουν 2 x χρώματα  Για παράδειγμα, 1 bit / pixel αντιστοιχεί σε 2 χρώματα (άσπρο & μαύρο), 8 bits / pixel αντιστοιχούν σε 256 χρώματα, 16 bits / pixel σε 65.536 χρώματα, 24 bits / pixel σε 16,7 εκατ. χρώματα και 32 bits / pixel σε true color) Ψηφιακή αναπαράσταση εικόνων (5)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 15 Μονάδες μέτρησης ψηφιακής πληροφορίας (1)  1 byte = 8 bits  1 KB (KiloByte) = 1024 (ή 1000) bytes  1 MB (MegaByte) = 1024 (ή 1000) ΚB  1 GB (GigaByte) = 1024 ΜΒ (ή 1000 ΜΒ)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 16 Μονάδες μέτρησης ψηφιακής πληροφορίας (2)  Χωρητικότητα δισκέτας: 1,44 ΜΒ  Χωρητικότητα ενός CD ROM: ~ 650 ΜΒ  Χωρητικότητα ενός DVD ROM: ~ από 4,7 έως 17 GB  1 mp3 τραγούδι είναι περίπου 4-5 ΜΒ

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 17 Μέγεθος αποθήκευσης (1)  Έστω ότι έχω μια εικόνα 640 x 480, πόσο μεγάλο θα είναι το αρχείο που παράγει;  Αν υποθέσουμε ότι χρησιμοποιώ 8 bits για κάθε pixel τότε έχω:  640*480*8 = 2457600 bits, δηλαδή 307200 bytes (2457600 / 8), δηλαδή 300 ΚΒ (1ΚΒ = 1024 bytes)  Αυτό αντιστοιχεί σ’ ένα αρκετά μεγάλο αρχείο, ειδικά όταν δεν είναι συμπιεσμένο  Φανταστείτε πόσο μεγάλα αρχεία παράγονται στην περίπτωση του ασυμπίεστου video

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 18 Μέγεθος αποθήκευσης (2)  Έστω ένα καρέ video, ανάλυσης 576 Χ 768  Μετά την ψηφιοποίησή του θα έχουμε 576 * 768 = 442368 pixels  Έστω ότι κάθε pixel απαιτεί 24 bits (= 3 Bytes) για την αποθήκευση των τριών χρωματικών συνιστωσών  Επομένως, κάθε καρέ χρειάζεται 442368 * 24 bits = 10616832 bits ή 10616832 / 8 = 1327104 Βytes ή 1,2657 MB  Ένα μόλις δευτερόλεπτο video 25fps απαιτεί 1,2657 * 25 = 31,65MB, ενώ ένα λεπτό 31,65 * 60 = 1899MB = 1,855GB

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 19 Συμπίεση (1)  Συνήθως οι πολυμεσικές μορφές πληροφορίας (π.χ. εικόνες, ήχος, video) συμπιέζονται προκειμένου να μειωθεί το μέγεθος των αρχείων που παράγεται κατά την ψηφιοποίηση  Αυτό επιτυγχάνεται με κατάλληλες τεχνικές οι οποίες είτε μειώνουν την επανάληψη πλεονάζουσας πληροφορίας, είτε αφαιρούν την πληροφορία που δεν γίνεται αντιληπτή από τον άνθρωπο  Τα συμπιεσμένα αρχεία, εκτός ότι καταλαμβάνουν μικρότερο αποθηκευτικό χώρο, «κατεβαίνουν» γρηγορότερα από το δίκτυο

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 20  Οι τεχνικές συμπίεσης χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες  Με απώλειες ή απωλεστικές (lossy)  Χωρίς απώλειες ή μη απωλεστικές (lossless) Συμπίεση (2)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 21 Συμπίεση (3)  Οι μη απωλεστικές τεχνικές είναι απολύτως αναστρέψιμες, αλλά επιτυγχάνουν μικρό βαθμό συμπίεσης  Συνήθως βασίζονται στην εξάλειψη πλεονάζουσας πληροφορίας  Οι απωλεστικές τεχνικές, επιτυγχάνουν πολύ μεγαλύτερο βαθμό συμπίεσης, αλλά με τίμημα την απώλεια πληροφορίας  Βασίζονται σε αποβολή πληροφορίας που δεν γίνεται αντιληπτή στον άνθρωπο

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 22 Μια τεχνική lossless:  Αντικατάσταση ίδιων συνεχόμενων χαρακτήρων ABCCCCCCCCDEFGGG… ABC!8DEFGGG… Συμπίεση (3)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 23 ΧαρακτήραςΠιθ/τητα εμφάνισης Απεικόνιση A0,1601 B0,511 C0,09000 D0,13010 E0,11001 Μια άλλη τεχνική lossless:  Oι χαρακτήρες με τη μικρότερη πιθανότητα εμφάνισης κωδικοποιούνται με λιγότερα δυαδικά ψηφία  Το αλφάβητο Morse είναι βασισμένο σ’ αυτή την ιδέα! Συμπίεση (4)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 24  Αναφέρονται ως formats  Καθορίζουν τις μεθόδους ψηφιοποίησης, συμπίεσης και αποθήκευσης ενός ψηφιακού σήματος  Συνήθως υποδηλώνεται από την κατάληξη του αρχείου αποθήκευσης (π.χ..jpg,.mpg,.avi,.wav) Μορφότυπα αποθήκευσης (1)

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης» 25 Πηγές  http://el.wikipedia.org/wiki/ASCIIhttp://el.wikipedia.org/wiki/ASCII  http://el.wikipedia.org/wiki/Unicodehttp://el.wikipedia.org/wiki/Unicode

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης»1 Εισαγωγή στους Η/Υ Μάθημα 2: Αναπαράσταση και Αποθήκευση Ψηφιακής Πληροφορίας Διδάσκουσα:

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Σχετικά με το έργο

Σχόλια

Είσοδος

Σύνδεση μέσω των κοινωνικών δικτύων:

12/01/2007 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ψηφιακές Μορφές Τέχνης»1 Εισαγωγή στους Η/Υ Μάθημα 2: Αναπαράσταση και Αποθήκευση Ψηφιακής Πληροφορίας Διδάσκουσα:

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Σχετικά με το έργο

Σχόλια