Tin học 10 Cánh diều Bài 4: Số hóa hình ảnh và số hóa âm thanh

a) Rời rạc hóa hình ảnh và các điểm ảnh

- Người ta dùng lưới ô vuông để chia một hình ảnh thành nhiều ô vuông rất nhỏ, mỗi ô vuông gọi là một phẩn tử ảnh.

- Hình ảnh gồm nhiều phần tử ảnh là các ô vuông rất nhỏ, xếp lần lượt từ trái sang phải, từ trên xuống dưới.

Điểm ảnh và độ phân giải:

- Một bức ảnh kĩ thuật số có thể được tạo nên từ hàng triệu điểm ảnh.

- Độ phân giải điểm ảnh thể hiện bằng cặp hai số đếm điểm ảnh theo chiều ngang và theo chiều cao. Tích hai số này là tổng số điểm ảnh làm nên hình ảnh.

- Cùng một kích thước, số điểm ảnh càng cao thì ảnh càng mịn, số điểm ảnh càng thấp thì ảnh càng thô như Hình 1.

Hình 1. Các pixel tạo thành một ảnh

b) Hệ màu và rời rạc hóa màu

- Hệ màu RGB: R là Red (màu đỏ), G là Green (màu xanh lục), B là Blue (màu xanh lam)

- Hệ màu RGB dành 1 byte để thể hiện cường độ của mỗi màu trong tổ hợp.  Như vậy giá trị cường độ của mỗi màu biến thiên từ 0 đến 255. Một bộ ba byte sẽ thể hiện một cách tổ hợp ba màu cơ sở để nhận được một màu sắc cụ thể.

- Hệ màu RGB có số lượng màu là 28 x 28 x 28 = 224 = 16 777 216

- Rời rạc màu: cho tương ứng mỗi màu với một dãy bit nhất định gọi là mã nhị phân của màu. Màu khác nhau thì mã nhị phân khác nhau.

- Độ sâu màu: độ dài dãy bit để rời rạc hóa màu.

c) Số hóa hình ảnh

- Theo định nghĩa, mỗi điểm ảnh có diện tích rất nhỏ.

⇒ Coi mỗi điểm ảnh là một ô vuông đồng màu (một màu đồng nhất)

- Sau khi rời rạc hóa hình ảnh, sắp xếp mã nhị phân màu của các điểm ảnh nối tiếp nhau từ trái sang phải, từ trên xuống dưới, ta sẽ nhận được dãy bit biểu diễn ảnh số

a) Tín hiệu âm thanh

- Tai người nghe được âm thanh là do sóng âm truyền qua môi trường làm rung màng nhĩ.

- Đồ thị biểu diễn của sóng âm có dạng một đường cong liên tục, lên xuống nhấp nhô. Đồ thị này là dữ liệu dạng tương tự (analog) mang thông tin âm thanh.

Hình 2. Sóng âm thanh

b) Lấy mẫu tín hiệu âm thanh theo thời gian

- Các điểm ảnh biến đổi về màu sắc trên mặt phẳng hai chiều. Một đoạn âm thanh biến đổi cao độ (trầm hay bổng), cường độ (mạnh hoặc yếu) theo thời gian. Đồ thị liên tục dạng hình sóng thể hiện những biến đổi này theo thời gian.

- Người ta rời rạc hóa đồ thị liên tục dạng hình sóng thành nhiều mẫu (đoạn) rất ngắn nối tiếp nhau theo trục thời gian (trục hoành). Vì mỗi mẫu rất ngắn nên có thể coi là có biên độ không đổi, tức là một đoạn thẳng nằm ngang trên đồ thị minh họa. Các vạch nằm ngang xấp xỉ đường hình sin (Hình 3). Việc lấy mẫu được thực hiện theo những khoảng thời gian cách đều. Số mẫu lấy được trong một giây gọi là tốc độ lấy mẫu, đo bằng hertz hoặc số mẫu/ giây. Giá trị biên độ tại thời điểm lấy mẫu áp dụng cho cả khoảng thời gian.

Hình 3. Sóng âm thanh và lấy mẫu theo thời gian

c) Lượng từ hóa

Quá trình chuyển đổi giá trị mẫu liên tục thành các giá trị rời rạc được gọi là lượng từ hóa.

d) Biểu diễn nhị phân

Biểu diễn số hiệu khoảng thành số nhị phân, xếp các dãy bit liên tục theo thời gian, ta sẽ nhận được dãy bit là dữ liệu âm thanh số.

- Số hóa hình ảnh bằng cách chia thành nhiều ô vuông rất nhỏ và cho tương ứng mỗi ô với mã nhị phân của màu trong ô đó - Số hóa tín hiệu âm thanh bằng cách chia thành nhiều mẫu thời gian rất ngắn và cho tương ứng mỗi mẫu với dãy bit biểu diễn biên độ