บทที่ 7 การจัดเก็บขอมูล ตอนที่...

เอกสารประกอบการสอนวิชาวิทยาการคอมพิวเตอร;เบ้ืองต3น (88612159) หน3า 114

บทท่ี 7 การจัดเก็บข?อมูล ตอนท่ี 3

วัตถุประสงค;ของบทเรียน

• เข3าใจหลักการแทนข3อมลูภาพ

• เข3าใจหลักการแทนข3อมลูเสียง

• เข3าใจหลักการบบีอัดข3อมลูในวิธีการต-างๆ

• สามารถสรปุข3อดี ข3อเสีย ของวิธีการบีบข3อมูลในแต-ละวิธี

เน้ือหาของบทเรียน

การแทนข3อมลูภาพ การแทนข3อมูลเสียง และการบบีอัดข3อมูล

กิจกรรมการเรียน-การสอน

• อธิบายพร3อมยกตัวอย-าง

• ศึกษาจากเอกสารประกอบ

• ฝ�กปฏิบัติตามทีห่มอบหมาย

• ทำแบบฝ�กหัด

อุปกรณ;ท่ีใช?ในการเรียน-การสอน

• เอกสารประกอบการสอน

• เครื่องคอมพิวเตอร;

• เครื่องฉายสไลด;

การวัดประเมนิผล

• การตอบคำถามระหว-างการเรียน-การสอน

• การทำแบบทดสอบท3ายบทเรียน


7.1 การแทนข?อมูลภาพ (Image)

ในปlจจุบันโปรแกรมประยุกต;ไม-ได3จจำกัดการแสดงผลเฉพาะตัวหนังสือและตัวเลขเท-าน้ัน

หากแต-มีการใช3 ภาพ เสียง และภาพเคลื่อนไหว ประกอบด3วย แต-อย-างไรก็ดีสื่อใหม-เหล-านี้ ไม-ได3มี

มาตรฐานที่แน-นอนกํากับรูปแบบเช-นในกรณีของตัวเลขและตัวอักขระ โดยทั่วไปเทคนิคที่ใช3ในการ

จัดเก็บภาพที่นิยมใช3งานกันมีสองแบบ คือ การจัดเก็บภาพแบบบิตแมป (Bitmap) และการจัดเก็บ

ภาพแบบเวกเตอร; (Vector)

1. ภาพแบบบิตแมป (Bitmap Graphics)

ภาพแบบ Bitmap หรือภาพแบบราสเตอร; (Raster) คือภาพที่ประกอบขึ ้นด3วยจุดภาพ

จํานวนมาก ประกอบกันเปVนรูปร-างบนพื้นที่ที่มีลักษณะเปVนเส3นตาราง (กริด) แต-ละจุดภาพเรียกว-า

“พิกเซล” (Pixel) มาจากคำว-า “พิกเจอร;” (picture) ที ่แปลว-า ร ูปภาพ และ “เอเลเมนต;”

(element) ที่แปลว-า องค;ประกอบ จอภาพที่มีจำนวนพิกเซลมากจะมีความละเอียดของภาพมาก

โดยมากจะระบุจำนวนพิกเซลแนวนอน x แนวต้ัง เช-น 1024 x 768 พิกเซล และมักเจออีกคำหน่ึงก็

คือเมกะพิกเซล (megapixel หรือ mp) คือหน-วยล3านของพิกเซล ดังนั ้น 1 เมกะพิกเซล จึงมีค-า

เท-ากับ 1 ล3านพิกเซล

ในปlจจุบันอุปกรณ;ประกอบคอมพิวเตอร;หลายอย-าง เช-น เครื่องโทรสาร กล3องวีดิทัศน; เครื่อง

กราดตรวจ (Scanner) ทําหน3าที่เปลี่ยนภาพสีให3อยู-ในรูปแบบของบิตแมปและบันทึกสีของแต-ละ

พิกเซลจอภาพสี เช-น ภาพที่มีความละเอียด 1024 x 768 พิกเซล หมายถึงมีจำนวนพิกเซลใน

แนวนอน 1024 พิกเซล แต-มีจำนวนพิกเซลในแนวตั ้งจำนวน 768 พิกเซล หรือมีจำนวนพิกเซล

ทั้งหมด 786,432 พิกเซล ดังรูปที่ 7-1 ซึ่งก็คือเมทริกซ; (matrix) 2 มิติ ของภาพขนาด 768 แถว แถว

ละ 1024 จุดภาพน่ันเอง

รูปที่ 7-1 ตัวอย-างรูปภาพบิตแมป

1024

768 pixel


แต-ละพิกเซลจะมีค-าของตำแหน-ง (index) และค-าของสทีี่แทนด3วยด3วยตัวเลข 1 ชุด ที่มีการ

ใช3รูปแบบของบิตแสดงค-าความเข3มของสีต-างๆ ภาพหน่ึงภาพจะประกอบด3วยพิกเซลหลายๆ พิกเซล

แต-เนื่องจากพิกเซลมีขนาดเล็กมาก จึงเห็นภาพมีความละเอียดสวยงาม ไม-เห็นลักษณะของกริด จึง

เปVนภาพที่เหมาะสมต-อการแสดงภาพที่มีเฉดสีและสีสันจำนวนมาก เช-น ภาพถ-าย

รูปภาพแบบบิตแมปสามารถแบ-งประเภทออกเปVน 3 ชนิด ดังน้ี

1.1 ภาพขาว-ดำ (Binary Image)

แต-ละพิกเซลจะใช3หน-วยความจำ 1 บิต ในการจัดเก็บค-าสี ซึ่งมีค-าเปVนไปได3สองค-าเท-าน้ันคือ

1 หรือ 0 โดยที่ 1 แทนสีขาว และ 0 แทนสีดำ ข้ึนอยู-กับว-าพิกเซลน้ันจะมีสีขาวหรือสีดํา ดังรูปที่ 7-2

รูปภาพประเภทน้ีจะใช3พื้นที่จัดเก็บน3อยเน่ืองจากมีรายละเอียดของสีน3อย และข้ึนอยู-กับความละเอียด

ของภาพด3วย เช-น รูปภาพขาว-ดำความละเอียด 800 x 600 พิกเซล ใช3พื้นที่จัดเก็บ 800 x 600 x 1

บิต หรือประมาณ 60 กิโลไบต;

รูปที่ 7-2 ตัวอย-างรูปภาพบิตแมปประเภทขาวดำ

1.2 ภาพระดับเทา (Gray Scale Image)

ภาพระดับเทาเปVนภาพที่แต-ละพิกเซลแสดงค-าความเข3มของสีต-างๆ ระหว-างค-าสีดำและสีขาว

ที่มี ค-าของสีที่แตกต-างกันจะข้ึนอยู-กับจำนวนบิต ดังรูปที่ 7-3 เช-น

- ภาพระดับเทา 4 บิต จะมีค-าสีระหว-างสีดำและขาว 24 หรือ 16 ระดับ สามารถแทนค-า

ฐานสิบอยู-ในช-วง 0 ถึง 15 โดยที่ 1 พิกเซลใช3พื้นที่ 4 บิต

- ภาพระดับเทา 8 บิต จะมีค-าสีระหว-างสีดำและขาว 28 หรือ 256 ระดับ สามารถแทนค-า

ฐานสิบอยู-ในช-วง 0 ถึง 255 โดยที่ 1 พิกเซลใช3พื้นที่ 8 บิต


รูปที่ 7-3 ตัวอย-างระดับค-าสีระหว-างสีดำและขาว

ซึ่งภาพระดับเทา 8 บิต จะเปVนภาพที่นิยมใช3กันมากที่สุด ดังนั้น 1 พิกเซลจะใช3พื้นที่จัดเกบ็ชุด

ตัวเลขของค-าสีจำนวน 8 บิต ดังรูปที่ 7-4

รูปที่ 7-4 ตัวอย-างรูปภาพบิตแมปประเภทระดับเทา

ตัวอย-างรูปภาพระดับเทา 8 บิต มีความละเอียด 800 x 600 พิกเซล จะใช3พื้นที่จัดเก็บ 800

x 600 x 8 บิต หรือประมาณ 470 กิโลไบต; หากภาพระดับเทามีหลายระดับมากก็จะย่ิงทำให3ต3องใช3

พื้นที่จัดเก็บมากข้ึน ทั้งน้ีข้ึนอยู-กับความละเอียดของรูปภาพด3วยเช-นกนั

1.3 ภาพสี (Color Image)

ในกรณีของภาพสี แต-ละจุดภาพประกอบข้ึนด3วยบิตหลายบิต โดย 1 พิกเซลหรือ 1 จุดภาพ

จะประกอบไปด3วยชุดตัวเลขความเข3มของสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน ซึ่งเปVนแม-สีของแสง เรียกว-า

ชาแนล (channel) โดยแต-ละชาแนลจะมี ขนาด 8 บิต มีค-าระดับสีที่แตกต-างกัน 28 หรือ 256 ระดับ

สามารถแทนค-าฐานสิบอยู-ในช-วง 0 ถึง 255 ดังนั้นเนื้อที่ในการจัดเก็บระดับความเข3มของสี สีละ 8

บิต หรือ 1 ไบต; เมื่อนำแม-สีของแสงทั้ง 3 สีมาผสมกัน จะได3สีใหม- ดังรูปที่ 7-5 เพราะฉะนั้น 1 พิก


เซลของภาพสีต3องใช3เน้ือที่ในการจัดเก็บ 24 บิต หรือ 3 ไบต; ซึ่งสามารถแทนสีได3จำนวน 224 สี หรือ

ประมาณ 16.7 ล3านสี จึงทำให3ภาพที่เกิดขึ้นมีสีเปVนธรรมชาติมากขึ้น แต-ก็มีผลทำให3ขนาดของรูปมี

ขนาดใหญ-ต3องใช3พื้นที่จัดเก็บจำนวนมากเช-นกัน ตัวอย-างรูปภาพบิตแมปประเภทภาพสีดังรูปที่ 7-6

รูปที่ 7-5 ตัวอย-างการผสมส ี

รูปที่ 7-6 ตัวอย-างรูปภาพบิตแมปประเภทภาพส ี

ภาพแบบบิตแมปเหมาะสำหรับงานกราฟ กในแบบที่ต3องการให3แสงเงาในรายละเอียด เปVน

ไฟล;ที่เหมาะกับการทำงานกับภาพเหมือนจริงประเภทภาพถ-าย เพราะบิตแมปมีชาแนลพิเศษ เรียกว-า

อัลฟ»า แชแนล (Alpha Channel) เมื่อรวมกับแชลแนลของสี 3 สี จึงเปVน 32 บิต หรือ สีสมจริง (true

color) เช-น ภาพที่นำมาใช3กับโปรแกรม Photoshop จะเปVนภาพเหมือน ภาพถ-าย เพราะไฟล;ที่ได3

จากโปรแกรม Photoshop เปVนบิตแมป นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับภาพที่ต3องการระบายสี สร3างสี


หรือกำหนดสีที่ต3องการความละเอียดและสวยงาม ไฟล;ภาพแบบบิตแมปในระบบวินโดวส;คือไฟล;ที่มี

นามสกุล .BMP, .PCX. , .TIF, .GIF, .JPG เปVนต3น รายละเอียดดังตารางที่ 7-1 สำหรับโปรแกรมที่ใช3

สร3างกราฟ กแบบน้ีคือ โปรแกรม Paint ต-างๆ เช-น Paintbrush, Photoshop, Photostyler เปVนต3น

ตารางที่ 7-1 ตัวอย-างรายละเอียดสกุลไฟล;รปูภาพประเภทบิตแมป

สกุลไฟล; ชื่อ ลักษณะการใช?งาน

BMP Bitmap ถูกสร3างข้ึนมาเพือ่ใช3เพื่อแสดงผลภาพกราฟฟ คโปรแกรมวินโดวส; เปVน

ไฟล;ที่ไม-ค-อยมปีระโยชน;ในด3านการใช3งานมากนัก จะใช3เพื่อเก็บกราฟฟ ค

ไฟล;ที่เปVนต3นแบบเสียส-วนใหญ- และใช3ในการแสดงผลบน

จอคอมพิวเตอร; PCX - เปVนกราฟฟ คไฟล;พื้นฐานอีกชนิดหน่ึงใน PC ถูกสร3างและพฒันาโดย Z-

soft Corporations เพื่อใช3กับโปรแกรม PC Paintbrush มรีูปแบบ

คล3ายคลึงกบัไฟล; bitmap ปlจจุบันไม-นิยมใช3กันแล3ว

TIFF Tagged

Image File

Format

เปVนกราฟฟ คไฟล;ที่สร3างมาเพื่อ โปรแกรมประเภทจัดหน3าหนังสือ

(Desktop Publishing) สามารถเกบ็ข3อมูล รายละเอียดของภาพได3

ค-อนข3างมาก ใช3ได3ทั้งใน Mac และ PC มหีลายเวอร;ช่ัน แต-ทีนิ่ยมใช3กัน

คือ เวอร;ช่ัน 4 และ 5

GIF Graphics

Interchange

Format

ถูกสร3างข้ึนมาโดยบริษัท Compu surve ซึง่เปVนบริษัทที่ให3บรกิารด3าน

เครือข-ายของสหรัฐ เหมาะกบัการเกบ็ไฟล;รูปภาพขนาดเล็ก และมี

จำนวนของสีน3อย มีขนาดไฟล;เล็กเพราะสร3างข้ึนมาเพือ่ใช3ในระบบ

เครือข-าย

JPG Joint

Photographic

Experts

Group

เปVนไฟล;ที่ถูกสร3างข้ึนมาเพื่อบีบอัดข3อมูลภาพ เพือ่ให3มีขนาดกระทัดรัด

เพื่อนำใช3งานในระบบอินเตอร;เนต นิยมมาใช3ในการแสดงผลรปูภาพบน

เครือข-ายอินเตอร;เนตเช-นเดียวกบั GIF แต-มีวัตถุประสงค;ในการใช3งาน

แตกต-างกัน

PICT PICTure เปVนกราฟฟ คไฟล;ประเภทเดียวกับไฟล; BMP เปVนไฟล;ที่ใช3เพือ่แสดงผล

ภาพกราฟฟ ค บนจอภาพของ แมคอินทอช

PSD - คือ กราฟฟ คไฟล; ของโปรแกรมตบแต-งรูปภาพ (Retuching) ยอดนิยม

Adobe Photoshop ไฟล; PSD น้ีจะใช3กับโปรแกรม Adobe Photoshop

เพื่อการแก3ไขตกแต-งรปูภาพ


PNG Portable

Network

Graphics

เปVนกราฟฟ คไฟล;ชนิดล-าสุด ทีน่ำมาใช3แสดงผลภาพบนเวบเพจ

PDF Portable

Document

Format

ไฟล; PDF เปVนไฟล;เอกสารของ Adobe Acrobat ใช3ในการแสดงเอกสารใน

รูปแบบของกราฟฟ ค ซึง่จะต3องใช3 โปรแกรม Adobe Acrobat Reader ใน

การอ-าน

ภาพแบบบิตแมปจะมีข3อจํากัดที่การขยายขนาดของภาพ เพราะการขยายขนาดภาพชนดิน้ี

ทําได3โดยให3จุดภาพแต-ละจุดภาพมีขนาดใหญ-ข้ึน จึงทําให3ภาพหยาบ ดังรูปที่ 7-7 ดังน้ันภาพแบบน้ีจึง

ไม-เหมาะสําหรับใช3ในงานที่มีความจําเปVนต3องย-อและขยายภาพ เช-น งานเขียนแบบด3วยคอมพิวเตอร;

จึงได3มีการคิดค3นภาพอีกชนิดนึงข้ึนมา น่ันคือภาพแบบเวกเตอร;

รูปที่ 7-7 การขยายภาพบิตแมป

2. การจัดเก็บภาพแบบเวกเตอร; (Vector Graphics)

การจัดเก็บภาพชนิดน้ีแทนภาพด3วยขนาดของเส3นและทิศทางหรือเก็บพิกัดคล3ายกับเวกเตอร;

ทางฟ สิกส; ดังนั้นข3อมูลที่จัดเก็บจึงเปVนรายละเอียดที่จะใช3สร3างภาพ เช-น การแสดงผลตัวอักษรทาง

จอภาพ และเครื่องพิมพ;ส-วนใหญ-ในปlจจุบันเปVนแบบกราฟ ก และต3องการแสดงผลตัวอักษรแบบ

เดียวกันได3หลายขนาด จึงต3องสร3างรูปแบบตัวอักษร (Font) เปVนภาพแบบเวกเตอร;เพื่อให3ปรับขนาด

ได3โดยมีคุณภาพของการแสดงผลสูงเรียกว-า Scalable font นอกจากน้ีแล3วภาพแบบเวกเตอร;ยังใช3ใน

ระบบการออกแบบและเขียนแบบด3วยคอมพิวเตอร; (Computer-Aided Design - CAD) จากตัวอยา

งที่กล-าวมาจะเห็นว-า การจัดเก็บข3อมูลภาพแบบ เวกเตอร;เหมาะสําหรบัภาพที่มีรปูทรงชัดเจนแน-นอน

ซึ่งไม-จําเปVนจะต3องเปVนรูปทรงเรขาคณิตเสมอไป แต-ต3องสามารถแทนได3ด3วยข3อมูลทางคณิตศาสตร;ที่

สมนัยกัน


เนื่องจากรูปภาพแบบเวกเตอร;เปVนการจัดเก็บวิธีการสร3าง ดังนั้นรูปภาพเวกเตอร;จึงมีความ

ได3เปรียบในเรื่องของการขยายและย-อขนาด เช-น เมื่อมีการขยายภาพ 10 เท-า จะทำการคำนวณเพิ่ม

ขนาดเปVน 10 เท-าจากภาพเดิมแล3วสร3างภาพใหม- หากเปรียบเทียบการขยายภาพแบบบิตแมปและ

ภาพแบบวกเตอร; รูปที่ 7-8 จะเห็นได3ว-าเมื่อขยายรูปที่จัดเก็บในทั้งสองรูปแบบจะได3ผลลัพธ;ที่ได3

แตกต-างกัน กล-าวคือรูปภาพที่จัดเก็บในรูปแบบบิตแมปเมื่อขยายจะได3รูปที่แตกเน่ืองจากข3อมูลแต-ละ

พิกเซลจะเก็บค-าสี ไม-สามารถขยายได3อีกตามความต3องการจึงทําให3เห็นเปVนขั้นบันได แตกต-างกับ

รูปภาพที่จัดเก็บในรูปแบบเวกเตอร;เมื ่อขยายสามารถขยายได3โดยไม-มีความแตกต-างจากรูปเดิม

เน่ืองจากรูปเก็บอยู-ในรูปสูตรของคณิตศาสตร;จึงสามารถคํานวนใหม-เมื่อมีความต3องการขยายหรือย-อ

ขนาด อย-างไรก็ตามรูปเวกเตอร;ก็ยังคงมีข3อเสีย เน่ืองจากรูปเวกเตอร;เก็บในรูปแบบคณิตศาสตร;จึงไม-

เหมาะกับรูปธรรมชาติ หรือรูปถ-าย แต-จะเหมาะสมกับรูปวาด รูปการ;ตูน ในปlจจุบันนิยมในงานด3าน

แอนิเมชันทั่วไป การสร3างนิตยสารสิ่งพิมพ;โปสเตอร; ป�ายโฆษณา และการออกแบบผลิตภัณฑ; อาคาร

เปVนต3น

รูปที่ 7-8 เปรียบเทียบการขยายภาพบิตแมปและภาพแบบเวกเตอร;

ไฟล;รูปภาพแบบเวกเตอร;ในระบบวินโดวส;คือไฟล;ที ่มีนามสกุล .EPD, .WMF, .CDR, .AI,

.CGM, .DRW, .PLT เปVนต3น รายละเอียดดังตารางที่ 7-2 โดยมีโปรแกรมประเภทวาดรูป (Drawing

Program) เช-น CorelDraw หรือ AutoCAD ขณะที่บนแมคอินทอชใช3โปรแกรม Illustrator และ

Freehand เปVนโปรแกรมสร3างรูปภาพแบบเวกเตอร; ภาพกราฟ กที่สร3างจะเปVนแบบเวกเตอร;เมื่อจะ

พิมพ;หรือแสดงภาพบนหน3าจอจะมีการเปลี่ยนเปVนการแสดงผลแบบบิตแมปหรือเปVนพิกเซล


ตารางที่ 7-2 ตัวอย-างรายละเอียดสกุลไฟล;รปูภาพประเภทเวกเตอร;

สกุลไฟล; ชื่อ ลักษณะการใช?งาน

EPS Encapsulated

PostScript เปVนไฟล;ที่ถูกสร3างข้ึนมาเพื่อใช3ในงานออกแบบสื่อสิ่งพิมพ; (Desktop

Publishing) เปVนไฟล; Vector มาตรฐาน ใช3งานได3กับโปรแกรมหลาย

โปรแกรม สามารถทำการแยกสีเพือ่งานพมิพ;ได3 AI Adobe

Illustrator

sequence

AI เปVนไฟล;ของ Adobe Illustrator จึงควรรแก3ไขไฟล; AI บนโปรแกรม

Illustrator เท-าน้ัน

FH FreeHand คือ ไฟล;ของโปรแกรม vector ของ ค-าย Macromedia ที่มีช่ือว-า FreeHand

DWG DraWinG file คือ ไฟล;ของโปรแกรม AutoCAD

FLA Flash เปVนไฟล; Vector ของโปรแกรม Macromedia Flash ใช3ในการสร3างอนิเมช่ัน

บนเวบเพจ

SWF Shock Wave

Flash เปVนไฟล; Vector ของโปรแกรม Macromedia Flash ใช3ในการแสดงผล Flash

อนิเมช่ันบนเวบเพจ

7.2 การแทนข?อมูลเสียง

เสียงในธรรมชาติที่มนุษย;ได3ยินนั่นเปVนคลื่นพลังงานอย-างหนึ่ง ซึ่งเปVนคลื่นแบบต-อเนื่อง

(continuous) หรือเรียกข3อมูลเสียงนี ้ว-าเสียงอนาล็อก (Analog) ส-วนข3อมูลที่จ ัดเก็บในระบบ

คอมพิวเตอร;อยู-ในรูปแบบเลขฐานสอง ข3อมูลเสียงที่จัดเก็บในคอมพิวเตอร;จึงเปVนคลื่นไม-ต-อเนื่อง

(discrete) จึงเรียกเสียงในระบบคอมพิวเตอร;ว-าเสียงดิจิตอล (Digital) ดังน้ันหากต3องการบันทึกเสียง

ลงในคอมพิวเตอร; หรือเล-นเพลงจากคอมพิวเตอร;จะต3องทำการแปลงข3อมูลเสียงระหว-างข3อมูลเสียง

อนาล็อกและดิจิตอลเสียก-อน การแปลงเสียงอนาล็อกเปVนดิจิตอล เรียก A2D (Analog to Digital)

และการแปลงเสียงจากดิจิตอลเปVนอนาล็อกเรียก D2A (Digital to Analog)

สำหรับการแปลงเสียงอนาล็อกเปVนดิจิตอลเพื่อจัดเก็บข3อมูลเสียงและดำเนินการด3วย

คอมพิวเตอร; วิธีการทั่วไปจะทำการเข3ารหัส (encoding) โดยการสุ-มเก็บตัวอย-างข3อมูลเสียงทุก

ระยะเวลาที่กำหนด เรียกว-า Sampling สิ่งที่จัดเก็บนั้นคือความสูงของคลื่น เช-น ชุดข3อมูล 0, 1.5,

2.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0, 3.0, 0 แทนคลื่นเสียงซึ่งมีการเพิ่มระดับและลดลงชั่วขณะแล3วเพิ่มสูงข้ึน

กว-าเดิมก-อนจะตกลงเปVนระดับศูนย; ตามตัวอย-างขั้นตอนการ Sampling ดังรูปที่ 7-9 ถ3ากำหนด

ความถี่ในการสุ -มเก็บตัวอย-างเสียงมากจะทำให3รายละเอียดคุณภาพของเสียงนั้นมากตาม ดังน้ัน

คุณภาพจึงข้ึนอยู-กับการ Sampling และเมื่อต3องการเล-นเพลงจะทำกลับกัน เรียกว-า Envelope


รูปที่ 7-9 การ sampling ข3อมลูเสียง

หลักการดังกล-าวนี้มีใช3งานมาเปVนระยะเวลานานแล3วในระบบโทรศัพท;ทางไกล โดยมีอัตรา

การเก็บตัวอย-างเสียง 8,000 ตัวอย-างต-อวินาที โดยอุปกรณ;ที ่ต3นทางทําการเข3ารหัส (encode)

สัญญาณเสียงโดยการเก็บตัวอย-าง 8,000 ครัง้ต-อวินาที และแปลงเปVนตัวเลขทีส่มนัยกับความสูงของ

คลื่นของตัวอย-าง จากน้ันจึงทําการส-งผ-านสายสื่อสารไปยังปลายทางซึ่งจะทําการถอดรหสั (decode)

ข3อมูลตัวเลขที่ได3รับความสูงของคลื่นของสัญญาณเสียงต-อไป

การเก็บตัวอย-างสัญญาณเสียงด3วยอัตรา 8,000 ครั้งต-อวินาที ดูเหมือนเปVนอัตราการเก็บ

ตัวอย-างที่เร็วมาก แต-อัตราน้ียังไม-เพียงพอสำหรับใช3จดัเก็บเสยีงดนตรีทีม่ีคุณภาพในระดับ hi-fidelity

ได3 ดังนั้นแผ-น CD (Compact Disk) เพลง (Audio CD) ในปlจจุบันจึงใช3อัตราการเก็บตัวอย-างด3วย

อัตรา 44,100 ตัวอย-างต-อวินาที ตัวอย-างแต-ละตัวอย-างที่เก็บได3แทนด3วยข3อมูลขนาด16 บิต ต-อ

ช-องสัญญาณ ดังน้ันระบบเสียงแบบสเตอริโอซึ่งมีสองช-องสัญญาณจึงต3องใช3 32 บิต และต3องใช3เน้ือที่

ในการจัดเก็บมากกว-าหน่ึงล3านบิตต-อวินาที

วิธีการเข3ารหัสข3อมูลเสียงทีป่ระหยัดเน้ือทีใ่นการจัดเก็บมากกว-าคือระบบทีเ่รียกว-า Musical

Instrument Digital Interface (MIDI) ซึ่งเปVนระบบที่ใช3ในการสังเคราะห;เสียงดนตรีในเครื่องดนตรี

ประเภทคีย;บอร;ด เสียงดนตรีประกอบเกมส;คอมพิวเตอร; และใช3เปVน sound effect ใน web site ซึ่ง

ระบบ MIDI แทนที่จะบันทึกเสียงจริงไว3 กลับบันทึกวิธีตัวโน3ตและระยะเวลาของโน3ตน้ัน เช-นโน3ตเสียง


"โด" ของแซกโซโฟนที่มีความยาวสองวินาที สามารถจัดเก็บได3โดยใช3เน้ือที่เพียง 3 ไบต; แทนที่จะเปVน

2 ล3านกว-าไบต; ในกรณีของการจัดเก็บเสียงจริงด3วยอัตรา 44,100 ตัวอย-างต-อวินาที กล-าวโดยสรุปคือ

วิธีการเข3ารหัสแบบ MIDI เปVนการบันทึกโน3ตดนตรีแทนที่จะเปVนการบันทึกการแสดงของนักดนตรี

น่ันเอง โดยประเภทของเสียงสามารถแบ-งออกเปVน 2 ชนิด

1. MIDI (Musical Instrument Digital Interface)

การเชื่อมต-อของเครื่องดนตรีในระบบดิจิดอล เปVนระบบการสื่อสารระหว-างเครื่อง

ดนตรีต-างๆ ทั้งชนิดเดียวกันหรือต-างชนิดกัน ทั้งยี่ห3อเดียวกันหรือต-างยี่ห3อกัน และยังรวม

มาถึงจากคอมพิวเตอร; กับเครื่องดนตรีด3วย MIDI เกิดขึ้นโดยบรรดานักดนตรีก็เกิดความ

ต3องการที่จะเล-นเสียงของ เครื่องดนตรีหลายๆ ชิ้นพร3อมๆ กันขึ้นมา ซึ่งพวกเขาได3ทำปรับ

เสียงของคีย;บอร;ดหลายๆ ตัวเอาไว3 มาตรฐานของ MIDI จึงได3ถูกต้ังข้ึนมาโดยการร-วมมือกัน

ของบรรดาบริษัทผู3ผลิตเครื่องดนตรี เพื่อต3องการสร3างมาตรฐานในการเช่ือมต-อ เครื่องดนตรี

หลายๆ ชนิดเข3าด3วยกันโดยไม-ต3องคำนึงถึงย่ีห3อหรือรุ-น MIDI จึงเปVนข3อมูลที่แสดงถึงลกัษณะ

เสียงที่แทนเครื่องดนตรีชนิดต-างๆ ซึ่งเปVนมาตรฐานในการสื่อสารด3านเสียงที่ได3รับการพัฒนา

มาต้ังแต-ป� ค.ศ.1980 สำหรับใช3กับเครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส;และคอมพิวเตอร;

2. เสียงแบบดิจิตอล (Digital Audio)

สัญญาณเสียงที่ส-งมาจากไมโครโฟน เครื่องสังเคราะห;เสียง เครื่องเล-นเทป หรือจาก

แหล-งกำเนิดเสียงต-างๆ ทั้งจากธรรมชาติ และที่สร3างข้ึน แล3วนำข3อมูลที่ได3แปลงเปVนสัญญาณ

ดิจิตอล ซึ่งข3อมูลจะถูกสุ-มให3อยู-ในรูปแบบของบิต และไบต; เสียงแบบดิจิตอลจะมีขนาด

ข3อมูลใหญ- ทำให3ต3องใช3หน-วยความจำและทรัพยากรบน หน-วยประมวลผลกลาง

มากกว-า MIDI แต-จะแสดงผลได3หลากหลาย และเปVนธรรมชาติกว-า MIDI มาก เสียงแบบ

ดิจ ิตอลท ี ่พบบ -อย จะอย ู -ช -วงความถ่ี 44.1 kHz , 22.05 kHz และ 11.023 kHz ซึ่ ง

มี Sampling Size เปVน 8 บิต และ 16 บิต โดยที่ Sampling Rate และ Sampling Size ที่

สูงกว-าจะให3คุณภาพของเสียงที่ดีกว-า และจะต3องมีเนื้อที่บนฮาร;ดดิสก;สำหรับรองรับอย-าง

เหมาะสม

7.3 การบีบอัดข?อมูล (Compression)

ในปlจจุบันมีการเผยแพร- และใช3งานข3อมูล Multi Media ซึ่งส-วนใหญ-เปVนภาพ เสียง และ

ภาพเคลื่อนไหวที่มีขนาดใหญ- ต3องใช3หน-วยความจำในการจัดเก็บจำนวนมาก นอกจากน้ีแล3วในกรณีที่

ต3องการส-งข3อมูลผ-านเครือข-ายทําได3ช3าเพราะมีข3อมูลที่ต3องการส-งมาก จึงมีความจําเปVนทีจ่ะต3องลด

ขนาดของข3อมูลลงเพื่อให3สามารถจัดการได3ง-ายข้ึน เทคนิคในการทํางานดังกล-าวน้ี เรียกว-า การบีบอัด

ข3อมูล (Data compression)


สำหรับรูปแบบของการบีบอัดข3อมูลแสดงดังรูปที่ 7-10 เมื่อนำข3อมูลปกติซึ่งคือข3อมลูที่เรา

สามารถอ-านได3 เห ็นได3ชัดเจน เร ียกว-า plain data (plain แปลว-า มองเห็นได3ชัดเจน) เข3า

กระบวนการบีบอัด (Compression) จะได3ข3อมูลที่ถูกบีบอัด โดยขนาดของข3อมูลปกติจะมากกว-า

ข3อมูลที่ถูกบีบอัด และเมื่อนำข3อมูลที่ถูกบีบอัดมาแตกออก (Decompression) จะได3ข3อมูลปกตซิึ่ง

อาจจะมีขนาดเท-าเดิม หรือน3อยกว-าเดิมก็ได3 ข้ึนอยู-กับชนิดการบีบอัด ดังน้ันชนิดของการบีบอัด แบ-ง

ออกเปVน 2 ชนิด ได3แก- การบีบอัดแบบไม-มีการสูญเสีย และการบีบอัดแบบมีการสูญเสีย

รูปที่ 7-10 รปูแบบการบีบอัดข3อมูล

1. การบีบอัดข?อมลูแบบไมhมีการสูญเสีย (Lossless compression)

เปVนวิธีการบีบอัดข3อมลูซึง่เมื่อนำข3อมลูที่ถูกบีบอัดแล3วมาทำการแตกออก ข3อมูลที่ได3จะมี

ขนาดเท-ากับข3อมูลก-อนถูกบบีอัด มีหลายวิธี เช-น Run Length Encoding, Relative Encoding,

Huffman Encoding และ LZ77 ซึง่จะกล-าวรายละเอียดต-อไปน้ี

1.1 RLE (Run Length Encoding)

เปVนวิธีการที่ให3ผลดีสำหรับข3อมูลที่มีค-าซ้ำๆ กันเปVนจํานวนมาก วิธีการบีบอัดคือแทนค-าที่ซ้ำ

กันด3วยคู-ลำดับ (จํานวนทีซ่้ำกัน , ค-า) ซึ่งจะช-วยลดขนาดของข3อมูลลงได3มากน3อยเท-าใด ขึ้นอยู-กบัมี

ค-าที่ซ้ำกันมากน3อยแค-ไหน หากมีค-าซ้ำกันมากก็ลดขนาดได3มาก หากมีค-าซ้ำกันน3อยก็ลดขนาดได3น3อย

หรือไม-ได3เลย ตัวอย-างข3อมูลจํานวนเต็มที่ประกอบด3วย 0 และ1 แต-ละค-าใช3เนื้อที่ในการเก็บ 1 ไบต;

รวม 35 ไบต;

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0

ตัวเลข 0 และ 1 แต-ละชุดเรียกว-า Run แทนด3วยคู-ลำดับ (จํานวนที่ซ้ำใน Run, ค-าที่ซ้ำ)

ดังน้ี

(8, 0), (5, 1), (2, 0), (3, 1), (1, 0), (6, 1), (6, 0), (3, 1), (1, 0)

Compress

การบบีอัด


Plain data Compress data

Decompress

(Extract)


Compress data Plain data


หรือเขียนในรูปปกติเปVน

8 0 5 1 2 0 3 1 1 0 6 1 6 0 3 1 1 0

ซึ่งใช3เน้ือที่ในการเก็บเพียง 18 ไบต;จึงสามารถลดขนาดข3อมูลลงได3

1.2 Relative Encoding

ในบางกรณีข3อมูลที่ต3องการบีบอัดมีลักษณะเปVนกลุ-ม โดยกลุ-มที่อยู-ข3างหลังมีความแตกต-าง

จากกลุ-มที่อยู-ข3างหน3าเพียงเล็กน3อย เช-น ภาพเคลื่อนไหวประกอบด3วยชุดของภาพซึ่งแต-ละภาพมี

ความแตกต-างกันไม-มากนัก ในกรณีเช-นนี้วิธีการที ่เหมาะสมในการบีบอัดได3แก3วิธีการที่เรียกว-า

Relative encoding วิธีการน้ีจะเก็บข3อมูลกลุ-มแรกทั้งกลุ-มก-อน จากน้ันจึงทําการเก็บข3อมูลในกลุ-มที่

สองเฉพาะส-วนที่แตกต-างจากกลุ-มที่หนึ่ง สำหรับกลุ-มที่สามก็ใช3วิธีการเช-นเดียวกันคือบันทึกเฉพาะ

ข3อมูลที่แตกต-างจากกลุ-มที่สอง การดําเนินการจะเปVนเช-นน้ีเรื่อยไปจนกว-าจะหมดข3อมูลซึ่งจะสามารถ

ลดขนาดของข3อมูลลงได3มากในกรณีที่ภาพเหล-าน้ีอยู-ในฉากเดียวกัน หากภาพมีการตัดกลับไปกลับมา

ระหว-างฉากหลายฉาก วิธีการเช-นน้ีก็ช-วยได3ไม-มากนัก

วิธีน้ีจะอาศัยการเปรียบเทียบเพื่อลดขนาดข3อมูล

เช-น ข3อมูลเปVนดังน้ี

2.1 1.8 2.0 2.3 1.5

บีบอัดได3โดยนำตัวแรกมาเปVน initial segment น่ันคือ 2.1

ข3อมูลตัวที่สองได3จาก 1.8 - 2.1 = -0.3

ข3อมูลตัวที่สามได3จาก 2.0 - 1.8 = 0.2

ข3อมูลตัวที่สี่ได3จาก 2.3 - 2.0 = 0.3

ข3อมูลตัวที่ห3าได3จาก 1.5 - 2.3 = -0.8

ดังน้ันข3อมูลที่ถูกบีบอัดแล3วเปVนดังน้ี

2.1 -0.3 0.2 0.3 -0.8

แตกข3อมูลออกได3โดย

นำตัวแรกมาเปVน initial segment น่ันคือ 2.1

ข3อมูลตัวที่สองได3จาก 2.1 + (-0.3) = 1.8

ข3อมูลตัวที่สามได3จาก 1.8 + 0.2 = 2.0

ข3อมูลตัวที่สี่ได3จาก 2.0 + 0.3 = 2.3

ข3อมูลตัวที่ห3าได3จาก 2.3 + (-0.8) = 1.5

ดังน้ันข3อมูลที่แตกออกแล3วเปVนดังน้ี

2.1 1.8 2.0 2.3 1.5


วิธี Relative Encoding นี ้ จะใช3กับ VDO Conference เช-น ประชุมทางไกล หรือ สอน

ทางไกล มีกล3องตั้งถ-ายอยู- และส-งภาพ VDO ไปยังที่อื่น จะเห็นว-าภาพพื้นหลังหรือฉากหลังมีการ

เปลี่ยนแปลงน3อยมาก จึงเก็บเฉพาะข3อมูลที่มีการเปลี่ยนแปลงเท-าน้ัน

1.3 Huffman Encoding

วิธีการอีกอย-างหนึ ่งในการลดขนาดข3อมูลคือวิธีการที ่เรียกว-า Frequency-dependent

encoding ซึ่งเปVนระบบที่ความยาวของรูปแบบของบิตที่ใช3แทนข3อมูลเปVนสัดส-วนผกผันกับความถ่ี

ของข3อมูลนั้นกล-าวคือหากข3อมูลมีความถี่มากจะใช3จำนวนบิตน3อยในการแทนข3อมูล หากข3อมูลมี

ความถ่ีน3อยจะใช3จำนวนบิตในการแทนข3อมูลที่มากข้ึน ดังน้ันระบบน้ีจึงมีความยาวของบิตที่ใช3ในการ

แทนข3อมูลไม-เท-ากัน รหัสแทนข3อมูประเภทนี้จึงเรียกว-า Variable-length code ซึ่งแตกต-างไปจาก

รหัส ASCII และ Unicode ที ่กล-าวมาแล3ว ซึ ่งเปVนรหัสชนิดที่มีความยาวของบิตคงที่หรือ Fixed-

length code คือ 1 ตัวอักขระใช3 8 บิต หรือ 1 ไบต; ในการจัดเก็บ แต-เนื่องจากตัวอักขระในแต-ละ

ภาษามีความถี่ในการใช3งานไม-เท-ากัน เช-น ภาษาอังกฤษ ตัวอักขระที่ทำหน3าที่เปVนสระได3แก- a, e, i,

o, u เปVนอักขระที่มีการใช3งานบ-อยกว-าอักขระอืน่ๆ เช-น z, q และ x และในทำนองเดียวกันอักษรไทย

มีการใช3งานไม-เท-ากัน เช-นอักษร ‘ส’ มีการใช3งานบ-อยกว-าอักษร‘ฮ’ เปVนต3น ด3วยเหตุน้ีหากเราแทน

อักขระที่มี การใช3งานบ-อยด3วยรหัสที่มีจำนวนบิตน3อย และแทนอักขระที่มีการใช3งานน3อยด3วยรหัสที่มี

จำนวนบิตมาก เมื่อทําการเข3ารหัสข3อมูลแล3วจะช-วยลดขนาดโดยรวมของข3อมูลลงได3 ตัวอย-างการ

เข3ารหัสโดยวิธีการนี้เช-น Huffman code ซึ่งเปVนขั้นตอนวิธีในการสร3างรหัสแบบ Variable-length

ตามความถี ่ของข3อมูลที ่พบรายละเอียดของวิธีการจะพบได3ในการศึกษาวิชาโครงสร3างดิสครีต

(Discrete Structure) และโครงสร3างข3อมูลและข้ันตอนวิธี (Data Structures and Algorithms) ซึ่ง

จะได3ศึกษาต-อไป

1.4 LZ77 (Adaptive Dictionary Encoding)

วิธ ีการบีบอัดข3อมูลแบบ Run-length encoding, Relative encoding และ Huffman

Encoding ถึงแม3ว-าจะดูเหมือนเปVนวิธีการที่สามารถใช3ในการบีบอัดข3อมูลโดยทั่วไปได3 เพียงแต-ละวิธี

จะสามารถทํางานได3ดีกับข3อมูลเฉพาะกลุ-ม เมื่อนำไปใช3กับข3อมูลบางกลุ-มความสามารถจะลดลงอย-าง

มาก ด3วยเหตุน้ีจึงมีความต3องการวิธีการบีบอัดข3อมูลทั่วไปทีส่ามารถทํางานได3ดีกับข3อมูลทุกประเภท

วิธีการที่ได3รับความนิยมแพร-หลายแบบหน่ึงคือวิธีการที่เรียกว-า Lampel-Ziv Encoding (ต้ังช่ือตาม

ผู3คิดคนสองคนคือ Abraham Lempel และ Jacob Ziv) ผู3ใช3งานระบบคอมพิวเตอร;ส-วนใหญ-จะรู3จัก

แฟ�มที่เกิดจากการบีบอัดด3วยวิธีน้ีคือ zip file การบีบอัดข3อมูลของ Lampel-Ziv ใช3วิธีการที่เรียกว-า

Adaptive dictionary encoding โดยคำว-า Dictionary หมายถึง กลุ-มของข3อมูลพื้นฐานที่ใช3ในการ

เข3ารหัสเพือ่ทําให3มีข3อมูลขนาดเล็กลงและข3อมูลดังกล-าวน้ี สามารถเปลี่ยนแปลงไปได3ในระหว-างการ


เข3ารหัสกล-าวคือเมื่อเข3ารหัสข3อมูลชนิดข3อความไปได3ระยะหน่ึงอาจจะมีการเพิ่มชุดข3อมูลใหม-เข3าใน

Dictionary ได3ต-อไปเมื่อพบชุดข3อมูลดังกล-าว จะสามารถเข3ารหัสโดยการแทนด3วยค-าใน Dictionary

ทําให3ประหยัดเนื้อที่ลงได3 การบีบอัดข3อมูลตามวิธีการของ Lampel-Ziv มีหลายแบบ วิธีการที่จะ

นํามาศึกษาเรียกว-า LZ77 แต-เนื่องจากวิธีการในการเข3ารหัสทำความเข3าใจได3ค-อนข3างยาก ดังน้ัน

โดยทั่วไปจะเริ่มศึกษาการถอดรหัสก-อน โดยศึกษาจากตัวอย-างการถอดรหัสข3อมูลชนิดตัวอักขระเมื่อ

กําหนดให3ข3อมูลที่เข3ารหัส (ผ-านการบีบอัด) แล3วเปVน xyxxyzy (5,4,x) ข3อมูลดังกล-าวนี้เริ่มต3นด3วย

ข3อความทีไ่ม-ได3เข3ารหัส (ไม-ได3บีบอัด) เรียกว-าข3อมูลนํา หรือ Initial segment ได3แก- "xyxxyzy" ตาม

ด3วยกลุ-มข3อมูลที่มีองค;ประกอบสามส-วนเรียกว-า Triple ได3แก- (5,4,x) ซึ่งเปVนตัวแทนของข3อมูลที่

เข3ารหัส (ผ-านการบีบอัด) แล3วการถอดรหัสมีวิธี การดังน้ีคือ

1. ค-าแรกใน Triple เปVนจํานวนเต็มที่ใช3กำหนดตําแหน-งเริ่มต3นของข3อมูลเดิมที่ซ้ำกบัข3อมูลที่

กำลังจะถอดรหัส โดยกําหนดให3นับถอยหลังจากท3ายข3อมูลที่ถอดรหัสแล3วในตัวอย-างนี้ต3อง

นับถอยหลังไป 5 ตําแหน-ง คือ

x y x x y z y

5 4 3 2 1

จะได3สัญลักษณ; x ตัวที่ 2 ในสายอักขระเปVนตําแหน-งเริ่มต3น

2. ค-าที่สองใน Triple เปVนจํานวนเต็มที่กำหนดว-าจะต3องนําอักขระจากตําแหน-งเริ่มต3นที่หาได3

ในข3อ (1) มาต-อท3ายข3อมูลที่ถอดรหัสแล3วจํานวนกี่ตัวในตัวอย-างน้ีมีค-าเปVน 4

x y x x y z y

1 2 3 4

ดังนั้นต3องใช3อักขระ 4 ตัว ที่เริ่มจาก x ตัวที่สองได3 แก-สายอักขระ xxyz เมื่อนําสายอักขระ

ดังกล-าวน้ีไปต-อท3ายข3อมูลเดิมจะได3 xyxxyzyxxyz

3. ค-าที่สามใน triple เปVนอักขระที่จะนําไปใช3ในการต-อท3ายสายอักขระที ่ได3ในขั ้นที ่สองใน

ตัวอย-างนี ้มีค-าเปVน x เมื ่อนําไปต-อท3ายข3อมูลเดิมจะได3ข3อมูลเดิมก-อนการเข3ารหัสคือ

xyxxyzyxxyzx

และหากนําวิธีการดังกล-าวน้ีไปใช3ถอดรหัสข3อมูลที่ผ-านการบีบอัดแล3ว ดังน้ีคือ

xyxxyzy (5,4,x) (0,0,w) (8,6,y)

การถอดรหัสจาก(5,4,x) ตามตัวอย-างจะได3 xyxxyzyxxyzx (0,0,w) (8,6,y)

และเมื่อใช3วิธีการเดียวกันในการถอดรหัสต-อไปจะได3 xyxxyyxxyzxw (8,6,y)

และ xyxxyyxxyzxwyyxxyzy ซึ่งเปVนข3อมูลเดิมก-อนการบีบอัด ตามลำดับ


สําหรับกระบวนการเข3ารหัสหรือการบีบอัดข3อมูลเปVนกระบวนการที่ตรงข3ามกับการบบีอัด

กล-าวคือเริ่มต3นด3วยการกําหนด Initial segment จากน้ันทําการค3นหาข3อมูลส-วนต-อไปที่มีรูปแบบซ้ำ

กับข3อมูลส-วนแรกทําการแทนด3วย Triple ที่เหมาะสมจนกว-าจะหมดข3อมูลจากตัวอย-างที่ให3อาจจะ

เห็นว-าการบีบอัดข3อมูลตามวิธีของ Lempel-Ziv ไม-สามารถบีบอัดข3อมูลได3มากนัก ที ่เปVนเช-นน้ี

เนื่องจากข3อมูลตัวอย-างจำนวนน3อยหากข3อมูลมีความยาวมากขึ้น การบีบอัดจะมีประสิทธิ ภาพมาก

ข้ึน

สำหรับวิธีการน้ีจะศึกษาเฉพาะการถอดรหัสอย-างเดียว เน่ืองจากการเข3ารหัสมีความซับซ3อน

ต3องใช3ความรู3ทางสถิติเข3ามาช-วย โปรแกรมบีบอัดข3อมูลที่ใช3วิธีการ LZ77 คือ โปรแกรมบีบอัดข3อมูล

WinZip และ WinRar เนื่องจากข3อมูลทุกประเภทในคอมพิวเตอร;ใช3แทนด3วยเลขฐานสอง ดังน้ัน

โอกาศที่ร ูปแบบ (pattern) จะซ้ำกันมีสูง ดังนั ้นโปรแกรมบีบอัดข3อมูล WinZip และ WinRar

สามารถใช3บีบอัดข3อมูลชนิดใดก็ได3

2. การบีบอัดข?อมลูแบบไมhมีการสูญเสีย (Lossy compression)

เปVนวิธีการบีบอัดข3อมูลซึ่งเมื่อนำข3อมูลที่ถูกบีบอัดแล3วมาทำการแตกออก ข3อมูลที่ได3จะมี

ขนาดน3อยข3อมูลก-อนถูกบีบอัด โดยที่สิ่งที่สูญเสียไปในข้ันตอนการบีบอัดน้ันเปVนข3อมูลที่ไม-มีนัยสำคัญ

จะยกตัวอย-างรูปภาพประเภท JPEG และ GIF ซึ ่งเปVนข3อมูลภาพที่ถูกบีบอัดแล3ว รายละเอียด

ดังต-อไปน้ี

2.1 JPEG

กลุ-มที่เกิดจากความร-วมมือระหว-างผู3เช่ียวชาญการถ-ายภาพ หรือ The Joint Photographic

Experts Group (JPEG) ซึ่งเปVนหน-วยย-อยขององค;การมาตรฐานสากล (International Standard

Organization – ISO) จ ึงทำการกําหนดมาตรฐาน JPEG ส ําหรับใช3ในการจัดเก็บและแสดงผล

ภาพถ-าย และได3รับการยอมรับให3เปVนมาตรฐานสําหรับใช3ในกล-องถ-ายภาพชนิด Digital ในปlจจุบัน

มาตรฐาน JPEG รวมวิธีการหลายอย-างเข3าไว3ด3วยกัน วิธีการแต-ละอย-างมีจุดมุ-งหมายเฉพาะตัว เช-น

เมื่อต3องการภาพที่มีความละเอียดและแม-นยำสูงจะใช3วิธีการบีบอัดข3อมูลชนิดไม-เกิดการสูญเสีย

(Lossless compression) ซึ่งเปVนวิธีการบีบอัดที่เก็บรายละเอียดทุกอย-างไว3จึงทําให3ภาพก-อนการบีบ

อัด และภาพที่ได3หลังขยายการบีบอัดแล3วเหมือนกันทุกประการ เน่ืองจากไม-สามารถทิ้งรายละเอียด

ใดได3 ดังนั้นการลดขนาดจึงต3องใช3วิธีการเก็บความแตกต-างระหว-างความเข3มของจุดภาพที่อยู-ติดกัน

แทนที่จะเก็บความเข3มของจุดภาพน้ัน (หลักการของ Relative encoding) ซึ่งจะช-วยลดขนาดข3อมูล

ได3เน่ืองจากผลต-างย-อมมีค-าต่ำกว-าตัวต้ังและตัวลบเสมอผลต-างที่ได3จะทําการเข3ารหัสหรอืบีบอดัต-อไป

โดยใช3รหัสที่มีความยาวแตกต-างกัน (Variable length code) เพื่อลดขนาดข3อมูลลงไปอีก ในอดีต

เคยเปVนวิธีการที่ได3ผลดี แต-เนื่องจากภาพในปlจจุบันมีขนาดใหญ-และมีความละเอียดสูงเกินกว-าที่


วิธีการน้ีจะสามารถใช3งานได3อย-างมีประสิทธิภาพจึงมีการใช3งานน3อยมาก โปรแกรมประยุกต;ส-วนใหญ-

ในปlจจุบันหันไปใช3วิธีการมาตรฐานของ JPEG เรียกว-า JPEG baseline standard ซึ่งใช3วิธีเข3ารหัส

ความแตกต-างระหว-างความสว-างของจุดภาพ (Pixel brightness) และสีของจุดภาพ (Pixel color)

การใช3ความแตกต-างระหว-างความสว-างของจุดภาพและสขีองจุดภาพมาจากหลักความจริงที่ว-าตาของ

มนุษย;เรามีความไวต-อการเปลี่ยนแปลงความสว-างมากกว-าการเปลี่ยนแปลงสี ตัวอย-างเช-นหากมีภาพ

ที่ประกอบข้ึนด3วยจุดภาพสีน้ำเงินเหมือนกันสองภาพ ภาพแรกมีจุดภาพสีน้ำเงินขนาดเล็กมากเพียง

จุดเดียวที่มีความสว-างมากกว-าจุดภาพทั้งหมดของภาพ ส-วนภาพที่สองมีจุดภาพสีเขียวขนาดเล็กมาก

เพียงจุดเดียวแต-มีความสว-างเท-ากับจุดภาพสีน้ำเงินทั้งหมดในภาพตาของมนุษย;จะมองเห็นจุดภาพสี

น้ำเงินที่สว-างกว-าได3ในทันทีแต-ต3องใช3เวลาในการพิจารณานานกว-าน้ันมากในการเพ-งหาจุดภาพสีเขียว

ในภาพที่สอง มาตรฐาน JPEG Baseline standard ใช3ความจริงข3อนี้ในการเข3ารหัสความสว-างของ

แต-ละจุดภาพ และทําการบันทึกสีเฉลี่ยของจุดภาพที่อยู-ติดกัน 4 จุด กล-าวอีกนัยหนึ่งคือระบบน้ี

รักษาการเปลี่ยนแปลงความสว-างของจดุภาพไว3ตามความเปVนจริง แต-ทำให3การเปลี่ยนแปลงสเีลือนลง

ไปบ3าง ด3วยวิธีการนี้จดุภาพที่อยู-ติดกัน 4 จุดจึงสามารถแทนได3ด3วยข3อมูลเพียง 6 ค-า (ความสว-าง 4

ค-า และสี 2 ค-า) แทนที่ จะต3องใช3ทั้งหมด 12 ค-า (จุดละสามค-าคือค-าของสี แดง เขียว และน้ำเงิน)

หลังจากทำการเข3ารหัสจุดภาพด3วยความสว-างและสีเฉลี่ยแล3ว มาตรฐาน JPEG ยังกําหนดให3นําข3อมูล

ที่ได3มทำการหาผลต-างระหว-างจุดแบบเดียวกับวิธีการแบบ Lossless compression และทําการเก็บ

ผลต-างนั ้นไว3 (การหาผลต-างระหว-างจุดนี ้ทำได3โดยใช3ทางคณิตศาสตร;คือ Discrete cosine

transform) จากน้ันจึงทำการเข3ารหัสผลต-างที่ได3ด3วย Variable-length code อีกครั้งหน่ึงวิธีการบีบ

อัดข3อมูลสําหรับข3อมูลภาพที่กล-าวมาแล3วเปVนเพียงแต-กล-าวถึงหลักการโดยทั่วไปของวิธีการเท-าน้ัน

รายละเอียดในการดําเนินการยังไม-ได3กล-าวถึง หากสนใจสามารถศึกษาเพิ่มเติมได3 นอกจากนี้ยังมี

มาตรฐานอื่นในการเข3ารหัส (บีบอัด) ข3อมูลภาพแบบอื่นๆอีกหลายแบบ

2.2 GIF

จากเร ื ่องการแทนข3อมูลภาพในตอนที ่แล 3วจะเห็นได3ว -าภาพส-วนใหญ-ที ่ใช3ในระบบ

คอมพิวเตอร;เปVนภาพชนิด Bit map ที่สามารถแสดงรายละเอียดสูงของสีได3สูง โดยใช3เนื้อที่ในการ

จัดเก็บ 3 ไบต; (24 บิต) ต-อจุดภาพ เช-นภาพที่มีขนาดเต็มหน3าจอเครื่องคอมพิวเตอร;ส-วนบุคคลที่มี

ความละเอียด 1,024 x 768 พิกเซล ต3องใช3เน้ือที่ในหน-วยความจํา 768 x 1,024 x 3 หรือประมาณ

2 MB ซึ่งเมื่อจัดเก็บเปVนแฟ�มจะได3เปVนแฟ�มขนาดใหญ-สิ้นเปลืองเน้ือที่ในการจัดเก็บจึงมีการคิดวิธีการ

ในการบีบอัดข3อมูลภาพขึ ้นใช3งานวิธีการแบบหนึ ่งค ือ GIF (Graphic Interchange Format)

พัฒนาขึ้นโดย CompuServe ซึ่งเปVนหน-วยงานที่ใช3บริการข3อมูลแบบออนไลน;เชิงพาณิชย;รายแรก

ของสหรัฐอเมริกา วิธีการแบบ GIF ใช3วิธีการลดจํานวนสีที่จะกําหนดให3จุดภาพแต-ละจุดลงให3เหลือ

เพียง 256 สี ทําให3สามารถใช3หน-วยความจําเพียง 1 ไบต;ในการแทนความหมายของสีของแต-ละ


จุดภาพได3ค-าของหน-วยความจําไบต;น้ีเปVนดัชนีที่จะช้ีไปยังตารางที่เก็บสีจริงของจุดภาพเรียกว-าตาราง

ผสมสี (Color palette) โดยแต-ละสีประกอบหน-วยความจํา 3 ไบต; สําหรับใช3แทนระดับของสีแดง สี

เขียว และสีน้ำเงินซึ่งเปVนแม-สีของแสงในสีนั้น ดังนั้นสี 256 สี จึงใช3เนื้อที่สําหรับใช3เปVนตารางผสมสี

256 x 3 เท-ากับ 768 ไบต; ส-วนจุดภาพแต-ละจุดใช3เน้ือที่เก็บดัชนีของตารางผสมสีเพียง 1 ไบต; จึงทํา

ให3ลดขนาดของภาพลงได3มากในจํานวนสีทั้งหมด 256 สี GIF กําหนดให3มีสีหนึ ่งเปVนสีโปร-งใส

(Transparent) หรือไม-มีสี ซึ ่งจุดภาพใดที ่มีสีนี ้จะมีสีเปVนไปตามสีของฉากหลัง (Background)

คุณลักษณะนี้เมื่อรวมกับวิธีการบีบอัดที่ง-ายทําให3เปVนระบบที่ได3รับความนิยมในการใช3สร3างแบบ

เคลื่อนไหวสำหรับเกมส;คอมพิวเตอร;ที่มีภาพวัตถุที่สนใจเคลื่อนที่ไปมาในฉากเดียวกันเน่ืองจากระบบ

GIF สามารถแสดงสีได3เพียง 256 สี ดังน้ันหากภาพก-อนการบีบอัดมีจำนวนสีมากกว-า 256 สี ต3องทํา

การปรับลดสีส-วนเกินให3เปVนสีที่อยู-ใกล3เคียง ทําให3ข3อมูลเดิมบางส-วนสูญหายไปวิธีการบีบอัดแบบน้ี

เรียกว-าการบีบอัดชนิดยอมให3มีการสูญเสียบ3าง (Lossy compression) ซึ่งจะทําให3ภาพที่ได3หลัง

ขยายการบีบอัดแล3วมีคุณภาพต่ำกว-าภาพก-อนการบีบอัด นอกจากน้ีแล3วการที่สามารถแสดงสีได3

เพียง 256 ส ีจึงไม-เพียงพอที่จะนำมาใช3ในการเกบ็ภาพที่ได3จากกล-อง Digital ซึ่งต3องการจำนวนสทีีส่งู

กว-ามากได3

วิธีการและเทคนิคที่ใช3ในการบีบอัดข3อมูลเปVนเรื ่องที ่มีการศึกษาวิจยัในสาขาวิทยาการ

คอมพิวเตอร;มานาน วิธีการแต-ละวิธีมีข3อดีและข3อจํากัดต-างกันวิธีการหนึ่งอาจบีบอัดข3อมลูประเภท

หนึ่งได3ดีมาก แต-เมื่อนําไปใช3กับข3อมูลอีกประเภทหนึ่งอาจมีประสิทธิภาพแย-มากก็ได3 ดังนั้นการนํา

วิธีการบีบอัดข3อมูลแบบต-างๆ มาใช3งานจึงควรต3องคํานึงถึงข3อจำกัดของวิธีการเหล-าน้ีด3วย

บทที่ 7 การจัดเก็บขอมูล ตอนที่...

Documents