ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

ΕΠΑ.Λ. ΠΑΡΑΔΕΙΣΙΟΥ 2015

Παρουσίαση στο πλαίσιο του μαθήματος Βασικές Αρχές Ψηφιακής Τεχνολογίας

ΨΗΦΙΑΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ

o ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΛΗΨΗΣ ΗΧΟΥ

o ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΧΟΥ

o ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΛΗΨΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΧΟΥ ΚΑΙ ΕΙΚΟΝΑΣ

o ΤΗΛΕΧΕΙΡΙΣΤΗΡΙΑ

o ΚΟΝΣΟΛΕΣ VIDEO GAMES

o ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΚΑΙ ΚΙΝΗΤΑ ΤΗΛΕΦΩΝΑ

o ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ

o ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ

o ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ GPS

ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ – DAC (DIGITAL TO ANALOG)

Ένας μετατροπέας (Converter) είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο για να μετατρέψει ένα σήμα από μια μορφή σε άλλη.

Ένας τυπικός αλγόριθμος μετατροπής ψηφιακού σε αναλογικό σήμα είναι ο PWM – Pulse Width Modulation (Διαμόρφωση Πλάτους Παλμού).

Η ποιότητα του αναλογικού σήματος που παράγεται εξαρτάται από την συχνότητα εναλλαγής των ψηφιακών παλμών.

ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ – ADC (ANALOG TO DIGITAL)

H μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό σήμα χαρακτηρίζεται από δειγματοληψία και άρα από απώλεια πληροφορίας.

Βασικά χαρακτηριστικά ενός μετατροπέα ADC είναι ο ρυθμός δειγματοληψίας (σε Hz) και η ανάλυση εξόδου (σε bit).

Όσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση και ο ρυθμός δειγματοληψίας τόσο μεγαλύτερη είναι η ποιότητα του ψηφιακού σήματος και ο χώρος που απαιτείται για την αποθήκευσή του.

ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ - SENSORS

Ο αισθητήρας είναι μια συσκευή που μετατρέπει ένα φυσικό μέγεθος (φως, θερμοκρασία κτλ) σε ηλεκτρικό, αναλογικό σήμα.

Ένας αισθητήρας εικόνας, όπως αυτοί που χρησιμοποιούνται στις φωτογραφικές μηχανές, αποτελείται από φωτοευαίσθητο υλικό.

Ένας μετατροπέας ADC είναι απαραίτητος για την χρήση αισθητήρων σε ψηφιακές συσκευές.

"Matrixw" by Filya1 - Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Matrixw.jpg#mediaviewer/File:Matrixw.jpg

ΕΠΙΔΡΑΣΤΕΣ - ACTUATORS

Οι επιδράστες είναι συσκευές που μετατρέπουν ένα ηλεκτρικό σήμα σε ένα φυσικό μέγεθος (π.χ. μηχανική κίνηση ή θερμότητα).

Στη σύγχρονη βιομηχανία χρησιμοποιούνται μαζί με υπολογιστές και μετατροπείς DAC.

ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΗΧΟΣ

ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΗΧΟΥ – ΑΡΧΕΙΑ .WAV Η βασική μέθοδος κωδικοποίησης αναλογικού

ήχου σε ψηφιακό είναι η PCM (Pulse Code Modulation).

Ο τύπος αρχείου ήχου .wav που ανήκει στην Microsoft κατασκευάζεται με την μέθοδο LPCM (Linear PCM).

Την ίδια μέθοδο χρησιμοποιούν τα CD (Compact Disk).

Τα αρχεία .wav είναι ασυμπίεστα, υψηλής ποιότητας αλλά και μεγέθους.

Το μέγεθος S ενός αρχείου υπολογίζεται ως εξής: S = Κανάλια ήχου * συχνότητα δειγματοληψίας * ψηφιακή ακρίβεια σε bit * διάρκεια σε δευτερόλεπτα.Ένα τυπικός δίσκος με διάρκεια 80 λεπτών με 8 κανάλια * 44.1kHz συχνότητα * 16 bit ακρίβεια * 80 * 60 = 27.095.040.000 bit = 3,15 GB χωρητικότητα

ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΗΧΟΥ – ΑΡΧΕΙΑ .MP3

H πιο δημοφιλής κωδικοποίηση ψηφιακού ήχου είναι η μορφή αρχείων .mp3 (MPEG-2 Audio Layer III)

Δημιουργήθηκαν από την ομάδα MPEG (Motion Picture Experts Group).

O αλγόριθμος κωδικοποίησης χρησιμοποιεί ψυχοακουστικά μοντέλα κατά την δειγματοληψία για να απορρίψει ή να μειώσει την ακρίβεια δειγμάτων που δεν είναι συμβατά με την ανθρώπινη ακοή.

Το αποτέλεσμα είναι υψηλή ποιότητα ήχου με πολύ μικρότερο μέγεθος αρχείου.

Στο τέλος της δεκαετίας του ‘90 τα αρχεία .mp3 έφεραν επανάσταση στον διαμοιρασμό μουσικής στο διαδίκτυο.

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ - ΓΕΝΙΚΑ

Μια ψηφιακή εικόνα είναι αναπαράσταση μιας φυσικής εικόνας από στοιχεία που τα ονομάζουμε εικονοστοιχεία (picture elements ή pixels).

H ποιότητα μιας ψηφιακής εικόνας εξαρτάται από το πόσα pixel την αποτελούν.

Η ανάλυση μιας ψηφιακής εικόνας αναφέρεται στα πόσα pixel την αποτελούν κατά πλάτος και ύψος της (π.χ. ανάλυση 640x480 pixel).

To βάθος χρώματος μιας ψηφιακής εικόνας αναφέρεται σε πόση χρωματική πληροφορία σε bit αποθηκεύει κάθε pixel.

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ – ΑΡΧΕΙΑ BITMAP

Οι ψηφιακές εικόνες που αποτελούνται από σταθερό αριθμό pixel ονομάζονται bitmap ή raster.

Οι εικόνες raster χάνουν την ποιότητά τους κατά την μεγέθυνσή τους.

Στα Windows έχουν την μορφή αρχείων .bmp τα οποία είναι ασυμπίεστα κι έχουν μεγάλο μέγεθος.

Άλλες μορφές ψηφιακών εικόνων : JPEG = Joint Picture Expert Group GIF = Graphics Interchange Format PNG = Portable Network Graphics

JPEG GIF PNGΠετυχαίνει 10:1 συμπίεση χωρίς εμφανή μείωση

ποιότητας.

Χρησιμοποιεί μόνο 256 χρώματα κατ’

επιλογή.

Χρησιμοποιεί 8, 24 ή 32 bit βάθους

χρώματος (PNG-8, PNG-24)

Ιδανικό για φωτογραφίες.

Ιδανικό για ζωγραφιές και

καρτούν.

Ιδανικό για κάθε είδους εικόνα.

Μέγιστο μέγεθος αρχείου στα 4

gigapixel.

Υποστηρίζει κινούμενες εικόνες και διαφάνεια.

Υποστηρίζει διαφάνεια αλλά

όχι κίνηση.

Η πιο διαδεδομένη μορφή στο διαδίκτυο.

Πολύ δημοφιλές στο διαδίκτυο.

Η δημοτικότητά του αυξάνεται.

Δημιουργήθηκε από το Joint

Picture Expert Group.

Δημιουργήθηκε από την

CompuServe το 1987.

Δημιουργήθηκε για να

αντικαταστήσει το GIF.

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΙΚΟΝΑ – ΑΡΧΕΙΑ VECTOR

Τα αρχεία vector δεν περιγράφονται από pixel αλλά από σχήματα που ορίζονται από μαθηματικές εξισώσεις.

Σαν αποτέλεσμα δεν χάνουν την ποιότητά τους κατά την μεγέθυνση.

Δεν είναι κατάλληλα για ρεαλιστικές φωτογραφίες αλλά για λογότυπα και σχέδια.

Διαδεδομένες μορφές αρχείων vector είναι οι .cdr (CorelDraw), .swf (Shockwave Flash), .dxf (AutoCAD) και .wmf (Windows Metafile).