Понятие сжатия данных

Понятие сжатия данных

Сжатие данных (англ. data compression) — алгоритмическое преобразование данных, производимое с целью уменьшения их объёма. Применяется для более рационального использования устройств хранения и передачи данных. Синонимы — упаковка данных, компрессия, сжимающее кодирование, кодирование источника. Обратная процедура называется восстановлением данных (распаковкой, декомпрессией).

Сжатие основано на устранении избыточности, содержащейся в исходных данных. Простейшим примером избыточности является повторение в тексте фрагментов (например, слов естественного или машинного языка). Подобная избыточность обычно устраняется заменой повторяющейся последовательности ссылкой на уже закодированный фрагмент с указанием его длины. Другой вид избыточности связан с тем, что некоторые значения в сжимаемых данных встречаются чаще других. Сокращение объёма данных достигается за счёт замены часто встречающихся данных короткими кодовыми словами, а редких — длинными (энтропийное кодирование). Сжатие данных, не обладающих свойством избыточности (например, случайный сигнал или шум, зашифрованные сообщения), принципиально невозможно без потерь.

Все методы сжатия данных делятся на два основных класса:

· Сжатие без потерь

· Сжатие с потерями

При использовании сжатия без потерь возможно полное восстановление исходных данных, сжатие с потерями позволяет восстановить данные с искажениями, обычно несущественными с точки зрения дальнейшего использования восстановленных данных. Сжатие без потерь обычно используется для передачи и хранения текстовых данных, компьютерных программ, реже — для сокращения объёма аудио- и видеоданных, цифровых фотографий и т. п., в случаях, когда искажения недопустимы или нежелательны. Сжатие с потерями, обладающее значительно большей, чем сжатие без потерь, эффективностью, также применяется для сокращения объёма аудио- и видеоданных и цифровых фотографий в тех случаях, когда такое сокращение является приоритетным, а полное соответствие исходных и восстановленных данных не требуется.

2. Устройство вывода информации. Принтеры и плоттеры. Классификация принтеров. Понятие разрешения устройства вывода. Преимущества и недостатки каждой технологии печати. Основные характеристики принтеров (размер бумаги, скорость печати, объем памяти, разрешение, цветность и др.) и их роль при печати документов.

Устройства вывода — средства вывода информации из компьютера.

Устройства для вывода визуальной информации

· Монитор (дисплей)

· Проектор

· Принтер

· Графопостроитель

Монитор является универсальным устройством вывода информации и подключается к видеокарте, установленной в компьютере.

Монито́р — универсальное устройство визуального отображения всех видов информации, состоящее из дисплея и устройств, предназначенных для вывода текстовой, графической и видео информации на дисплей. Различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а также монохромные мониторы и мониторы цветного изображения — активно-матричные и пассивно-матричные ЖКМ.

Проектор — световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объёме. Проекторы являются в основном оптико-механическими или оптическо-цифровыми приборами, позволяющими при помощи источника света проецировать изображения объектов на поверхность, расположенную вне прибора — экран. Появление проекционных аппаратов обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусству.

Принтер (от англ. print - печать) - периферийное устройство компьютера, предназначенное для перевода текста или графики на физический носитель, из как правило, хранящегося в электронном виде.

Получили распространение многофункциональные устройства (МФУ), в которых в одном приборе объединены функции принтера, сканера, копировального аппарата и телефакса. Такое объединение рационально технически и удобно в работе. Широкоформатные (А3, А2 и более) принтеры иногда ошибочно называют плоттерами.

Графопострои́тель, пло́ттер — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке. Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока). Связь с компьютером графопостроители, как правило, осуществляют через последовательный, параллельный или SCSI-интерфейс. Некоторые модели графопостроителей оснащаются встроенным буфером (1 Мбайт и более).

Устройства для вывода звуковой информации

· Встроенный динамик

· Колонки

· Наушники

Также существуют устройства которые осуществляют как ввод так и вывод информации.

Устройства ввода/вывода

· Магнитный барабан

· Стример

· Дисковод

· Жёсткий диск

· Различные порты

· Различные сетевые интерфейсы.

В соответствии с точным определением, в качестве «сердца» компьютера рассматривается центральный процессор и ОЗУ. Все операции, не являющиеся внутренними по отношению к этому комплексу, рассматриваются как операции ввода/вывода.

Принтеры и плоттеры

Принтер - периферийное устройство компьютера, предназначенное для перевода текста или графики на физический носитель, из как правило, хранящегося в электронном виде.

Широкоформатные (А3, А2 и более) принтеры иногда ошибочно называют плоттерами.

Плоттер (графопостроитель) — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.

Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

Связь с компьютером графопостроители, как правило, осуществляют через последовательный, параллельный или SCSI-интерфейс. Некоторые модели графопостроителей оснащаются встроенным буфером (1 Мбайт и более).

Первые плоттеры (например Calcomp 565 из 1959) работали на принципе передвижения бумаги с помощью ролика, обеспечивая тем самым координату X, а Y обеспечивалась движением пера. Другой подход (воплощённый в Computervision’s Interact I, первая CAD система) представлял собой модернизированный пантограф, управляемый вычислительной машиной и имеющий шариковое перо в качестве рисующего элемента. Недостаток этого метода заключался в том, что требовалось пространство, соответствующее расчерчиваемой области. Но достоинством этого метода, вытекающим из его недостатка, является легко повышаемая точность позиционирования пера и соответственно точность самого рисунка, наносимого на бумагу. Позже это устройство было дополнено специальным кассетным держателем, который мог компоноваться перьями разной толщины и цвета.

Hewlett Packard и Tektronix в конце 1970-х представили планшетные плоттеры со стандартным размером с рабочий стол. В 1980-х была выпущена меньшая по размерам и более лёгкая модель HP 7470, использующая инновационную технологию «зернистого колеса» для перемещения бумаги. Эти небольшие плоттеры бытового назначения стали популярны в деловых приложениях. Но из-за их низкой производительности они были практически бесполезны для печати общего назначения. С широким распространением струйных и лазерных принтеров с высокой разрешающей способностью, удешевлением компьютерной памяти и скоростью обработки растровых цветных изображений, графопостроители с пером практически исчезли из обихода.

Классификация принтеров

Классификация:

1. По принципу переноса изображения на носитель принтеры делятся на:

1.литерные;

2.матричные;

3.лазерные (также светодиодные принтеры);

4.струйные;

5.сублимационные;

6.термические,

2.По количеству цветов печати — на чёрно-белые (монохромные) и цветные.

3.По соединению с источником данных (откуда принтер может получать данные для печати), или интерфейсу:

· по проводным каналам:

· через последовательный порт

· через параллельный порт (IEEE 1284)

· по шине Universal Serial Bus (USB)

· через локальную сеть (LAN, NET)

· посредством беспроводного соединения:

· через ИК-порт (IRDA)

· по Bluetooth

· по Wi-Fi

ИК-соединение возможно только с устройством, находящимся в прямой видимости, в то время как использующие радиоволны интерфейсы Bluetooth и Wi-Fi функционируют на расстоянии до 10-100 метров.

Некоторые принтеры (в основном струйные фотопринтеры) располагают возможностью автономной (т. е. без посредства компьютера) печати, обладая устройством чтения flash-карт или портом сопряжения с цифровым фотоаппаратом, что позволяет осуществлять печатать фотографий напрямую с карты памяти или фотоаппаратов.

Сетевой принтер — принтер позволяющий принимать задания на печать (см. Очередь печати) от нескольких компьютеров, подключенных к локальной сети. Программное обеспечение сетевых принтеров поддерживает один или несколько специальных протоколов передачи данных, таких как IPP. Такое решение является наиболее универсальным, так как обеспечивает возможным вывод на печать из различных операционных систем, чего нельзя сказать о Bluetooth- и USB-принтерах.

Матричные принтеры

Принцип формирования изображения в матричном принтере

Матричные принтеры — старейшие из ныне применяемых типов принтеров, их механизм был изобретён в 1964 году японской корпорацией Seiko Epson.

Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение.

Матричные принтеры, несмотря на полное вытеснение их из бытовой и офисной сферы, до сих пор достаточно широко используются в некоторых областях (банковское дело - печать документов под копирку, и др.)

Струйные принтеры

Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица сопел (т. н. головка), печатающая жидкими красителями. Печатающая головка может быть встроена в картриджи с красителями (в основном такой подход используется компаниями Hewlett-Packard, Lexmark), а может и является деталью принтера, а сменные картриджи содержат только краситель (Epson, Canon).

Для уменьшения стоимости печати и улучшения некоторых других характеристик печати также применяют систему непрерывной подачи чернил (СНПЧ).

Сублимационные принтеры

Термосублимация (возгонка) — это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твёрдого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте (термосублимационные принтеры фирмы Mitsubishi Electric). Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Эти последние, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера.

К серьёзным проблемам сублимационной печати можно отнести чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если изображение не покрыть специальным слоем, блокирующим ультрафиолет, то краски вскоре выцветут. При применении твёрдых красителей и дополнительного ламинирующего слоя с ультрафиолетовым фильтром для предохранения изображения, получаемые отпечатки не коробятся и хорошо переносят влажность, солнечный свет и даже агрессивные среды, но возрастает цена фотографий. За полноцветность сублимационной технологии приходится платить большим временем печати каждой фотографии (печать одного снимка 10×15 см принтером Sony DPP-SV77 занимает около 90 секунд). Фирмы-производители пишут о фотографической широте цвета в 24 бит, что больше желаемое, чем действительное. Реально, фотографическая широта цвета не более 18 бит.

Наиболее известными производителями термосублимационных принтеров являются Canon и Sony.

Лазерные принтеры

Технология — прародитель современной лазерной печати появилась в 1938 году — Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, затем переименованный в ксерографию.

Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном (скоротроном) заряда (вал заряда) равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (в светодиодных принтерах — светодиодной линейкой) в нужных местах этот заряд снимается — тем самым на поверхность фотобарабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фотобарабана, сохранившей скрытое изображение. После этого фотобарабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса (вал переноса). После этого бумага проходит через блок термозакрепления (печка) для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.

Интернет-принтеры

В последнее время на рынке офисной техники появились принтеры, программное обеспечение которых поддерживает непосредственное подключение к Интернету (обычно через роутер), что позволяет такому принтеру функционировать независимо от компьютера. Такое подключение обеспечивает ряд дополнительных возможностей:

· печать документов или веб-страниц прямо с дисплея принтера;

· печать документов или веб-страниц с любого веб-устройства (в том числе удалённого) без необходимости установки на нём драйвера принтера;

· просмотр состояния принтера и управление заданиями печати с помощью любого браузера вне зависимости от местонахождения;

· оперативное автоматическое обновление программного обеспечения принтера.

Понятие разрешения устройства вывода

Основной характеристикой принтера, определяющей качество получаемого бумажного документа, является разрешающая способность, которая измеряется числом элементарных точек (dots), которые помещаются на одном дюйме – dots per inch (dpi). Чем выше разрешающая способность тем точнее воспроизводятся детали изображения. Современные принтеры обеспечивают разрешение от 200 до 2880 dpi.

На этапе сканирования мы переводим изображение из аналоговой формы в цифровую. Разрешение, установленное в программном обеспечении сканера, обозначает, сколько пикселей будет получено на один дюйм реального оригинала. К примеру, если разрешение сканирования установлено, как 300 dpi, а оригинальная иллюстрация имеет десять дюймов в длину и пять дюймов в ширину, то полученное изображение будет содержать 3000x1500 пикселей.

На этапе вывода мы сталкиваемся с огромным количеством разнообразных устройств. Все они связаны с разрешением. В этом случае под разрешением понимают количество точек, которое может "поставить" то или иное устройство на единицу длины.

Итак, для воспроизведения оттенков устройство вывода (например, принтер) вынуждено ставить определенное количество черных дискретных точек на единицу площади, которая называется растровой точкой (ячейкой). Если точки в пределах единичной области ставятся случайным образом, то это стохастическое растрирование. Если точки образуют круги или, например, эллипсы, то такой растр называют регулярным. Понятно, что каждая растровая точка образована большим количеством единичных точек. Считается, что растровая ячейка должна состоять из 16x16 единичных точек. В этом случае количество воспроизводимых оттенков составит 16x16 = 256. Такое же количество градаций имеет каждый пиксел в стандартном черно-белом тоновом изображении цифрового формата Grayscale.

Растровые точки составляют линии. Совокупность всех линий составляет изображение. Количество линий на единицу длины называют линиатурой . Обычно в программном обеспечении линиатура измеряется в линиях на дюйм или lpi (lines per inch).

Разрешение устройства

Разрешение устройства описывает максимальное разрешение изображения, получаемого с помощью устройства ввода или вывода. Например, под разрешением экрана монитора обычно понимают размеры изображения в пикселах: 800 × 600, 1 024 × 768, 1 280 × 1 024 [разрешение измеряется абсолютной величиной, эквивалентной суммарному кол-ву пикселов матрицы]. Разрешение принтера, обычно указывают в DPI: 300 DPI, 600 DPI, 1200 DPI [линейное разрешение; величина этого параметра измеряется в удельных единицах] …к тому же, «точки» лазерного {1200 dpi} и струйного {600 dpi, например} принтеров – абсолютно разные вещи. Здесь необходимо рассказать, что в последнее время применяется много спекуляций касающихся данного вопроса, в связи с чем более уместно говорить о размере точки (капли в струйной печати). Грубо говоря, если два разных принтера печатают с разрешением 600 точек на дюйм, это еще не значит, что визуальное качество печати у них одинаковое. Размер капли у этих принтеров может быть разным, например 40 и 4 пл. соответственно. Преимущества и недостатки каждой технологии печати

По используемой технологии принтеры, как правило, делят на струйные принтеры и лазерные принтеры. Струйные принтеры печатают жидкими чернилами. Печатающая головка с чернилами перемещается вдоль ширины листа и наносит изображение. Лазерные принтеры формируют изображение при помощи тонера.

Преимущества и недостатки струйных принтеров

Основными преимуществами струйных принтеров являются:

· достаточно невысокая стоимость;

· возможность печати цветных изображений и сверхкачественной фотопечати;

· высокая скорость печати;

· относительно тихая работа;

· низкое потребление электроэнергии.

Также некоторые модели струйных принтеров позволяют печатать не только на бумаге, но и на пленках, компакт-дисках, тканях.

К недостаткам струйных принтеров относят:

· дороговизну расходных материалов (картриджей и специальной бумаги);

· уязвимость копий, напечатанных на нефирменной бумаге, к воздействию света и воды;

· высокую себестоимость одной копии

Преимущества и недостатки лазерных принтеров

Основные преимущества лазерных принтеров:

· высокая скорость;

· большие объемы печати;

· низкий уровень шума при работе;

· стойкость напечатанных копий к влиянию воды и света;

· низкая себестоимость одной копии – около пяти копеек за листок.

Недостатками лазерных принтеров являются:

· высокая цена

· незначительное излучение.

Из приведенных достоинств и недостатков можно сделать вывод что струйный принтер выгоднее для использования дома. Он более компактен, дешев, на нем можно существенно экономить при цветной печати. Незаменим для фотографов. Лазерный принтер больше подходит для офисов, так как печать в основном идет ч/б и в большом количестве, то есть тут еще важна и скорость.

Основные характеристики принтеров (размер бумаги, скорость печати, объем памяти, разрешение, цветность и др.) и их роль при печати документов.

К основным характеристикам принтеров относятся такие показатели:

Разрешающая способность — это одна из важнейших характеристик принтера, измеряется в точках на дюйм (dpi).

Скорость печати — для струйных принтеров обычно не превышает 3-8 страниц текста в минуту. Если вы печатаете иллюстрации, затрачиваемое на страницу время увеличивается в несколько раз, с т 1 до 5 минут на страницу. У лазерных принтеров скорость печати составляет от 7 до 20 стандартных печатных страниц в минуту.

Фотопечать в цвете — возможность струйного принтера печатать цветные иллюстрации. Для этого в принтере должна быть предусмотрела установка фотокартриджа. Есть принтеры, изначально рассчитанные на печать фотографий, и весьма часто — напрямую с цифрового фотоаппарата без посредства компьютера. В настоящее время в продаже имеется специальная фотобумага, качество фотографий, отпечатанных на ней, "в нескольку раз" выше обычного.

Объем встроенной (оперативной) памяти — для лазерных принтеров. Чем больше памяти, тем быстрее печать текстов и графики. Типовое значение — от 4 до 8 Мбайт, его хватает не всегда, но в отдельных принтерах есть возможность память нарастить. Учтите данную возможность, направляясь в магазин. В основном это стандартные модули SIMM, в отдельных случаях придется докупать специализированные модули памяти, поставляемые производителем принтера.

Подключение принтеров к персональному компьютеру. Каждый современный компьютер оборудован портом USB, поэтому и принтер необходимо выбирать с таким же подключением. По шине USВ, данные передаются быстрее — это увеличивает скорость печати.

Способ подачи бумаги. В современных принтерах бумага с лотка загружается либо сверху — это вертикальная подача, либо с нижнего лотка — горизонтальная подача. Выбор за вами, кому как нравится. Если позволяет место, лучше брать принтер с горизонтальной подачей бумаги. Такой принтер погабаритней, чем с вертикальной подачей, зато загодя упреждаются проблемы с приемным устройством, связанные с постоянным давлением стопки бумаги.

Расходные материалы

Как мы уже объясняли, низкая стоимость принтеров — очередная уловка производителей, очередной "бесплатный сыр". Покупая принтер, мы недостаточно задумываемся о расходном материале, особенно о картриджах, а они определяют львиную долю стоимости печати. Картриджа может хватить на 100 листов или больше, но не более 400, и то если вы будете печатать в черновом варианте (вариант экономии чернил). У лазерных принтеров краски хватает на 1000 листов и более, но и стоимость принтера в три-четыре раза выше, чем струйного. Можно выбрать принтер, для которого в продаже имеются картриджи не только от производителя, но и от сторонних фирм.

Прямая печать с фотокамеры или карт памяти

Теоретически человек может обойтись без компьютера: подключить к принтеру камеру или вставить в картридер принтера карточку памяти, найти нужную фотографию, подобрать под нее размер бумаги. Более того, современные модели принтеров позволяют редактировать фотографии. Производить обрезку, ретушировать «красные глаза», разворачивать полотно, производить простейшую цветокоррекцию. То есть принтер приобретает свойства графического редактора. Наличие картридера в принтере может быть удобным – не придется держать отдельное устройство на рабочем столе.

Приведенные выше характеристики оказывают большое влияние на удобство использования принтера, на качество напечатанного документа, на срок его хранения и условия хранения. Скорость печати является одним из наиболее важных моментов при печати после качества печати (т.е. разрешения). Такая характеристика как расходные материалы и их стоимость сказывается на стоимости печати документа. Таким образом, можно сделать вывод о том, что необходимо учитывать все характеристики при выборе принтера, в зависимости от целей его эксплуатации.

⇐ Предыдущая 1 23