Пиксель. История одной точки - Элви Рэй Смит Страница 22

Владимир Котельников, математик, профессор и (будущий) академик, имевший особые отношения к МГБ, то есть находящийся под защитой Голубцовой, специализировался на устройствах для шифрования голоса. Он признавал, что в качестве основы для разработки аппаратуры для шифрования голосовой радиосвязи использовал идею вокодера, или кодировщика голоса, прочитав статью Гомера Дадли из Bell Labs, опубликованную в 1939 году.

Следующая цитата из романа вносит немного ясности.[9]

— Какого аппарата искусственной речи! — отмахнулся Прянчиков. — Что за чушь! Его никто так у нас не называет. Это переименовали в борьбе с низкопоклонством. Во-ко-дер. Voice coder.

В 1947 году настоящий Абакумов вызвал Котельникова в МГБ и рассказал ему о создании Специальной лаборатории по разработке «абсолютно строго секретной» радиотелефонной техники. В книге Солженицын пишет, что непосредственным заказчиком секретной телефонии был параноик Сталин и что именно над ней в Марфино работал герой романа — заключенный Солженицын. Абакумов предложил Котельникову престижную должность руководителя Специальной лаборатории и попытался подсластить сделку льготами и привилегиями. Поразительно, но Котельников твердо отклонил предложение, хотя и хорошо понимал, с каким опасным человеком имеет дело.

«Ну что ж, а жаль…» — сказал Абакумов, и встреча закончилась.

Абакумов был опасен, его боялся даже Берия. Смертельно испугавшись его заключительного «Ну что ж», Котельников тотчас отправился к Голубцовой и рассказал ей о случившемся.

«Ну а сами-то вы чего хотите?»

«Работать в МЭИ».

«Тогда продолжайте спокойно работать», — предложила она.

Она снова спасла его.

Создание советских ракет

Чем на самом деле занимался Котельников вместо разработки сталинского секретного телефона — а возможно, и параллельно с ним, — становится понятно из воспоминаний Бориса Чертока, известного советского ракетчика, о встрече, состоявшейся в 1947 году в кабинете директора МЭИ Голубцовой, куда она пригласила его, чтобы он рассказал ей о нуждах Центрального научно-исследовательского института машиностроения (НИИ-88).

«За короткое время результаты этой встречи превзошли наши самые оптимистичные ожидания. Разработкой озвученных мною идей руководил 39-летний профессор Владимир Котельников, — вспоминал он. — Буквально дней через десять после моей встречи с учеными из МЭИ в кабинете Голубцовой вышло постановление правительства за подписью Сталина о создании в МЭИ сектора специальных работ… Через год коллектив, сплотившийся вокруг Котельникова, уже разрабатывал систему „Индикатор-Д“, которую мы использовали при летных испытаниях первых отечественных ракет Р-1 в 1948 году. Начиная с этого времени, все последующие ракеты во время испытательных полетов оснащались радиосистемами, разработанными в МЭИ».

Р-1 была русской версией «Фау-2», ракеты Вернера фон Брауна, которую Германия использовала для обстрелов Лондона.

«В начале 1950-х годов коллектив Котельникова создал знаменитую радиотелеметрическую систему „Трал“… Система „Трал“ была основным инструментом при отработке первой межконтинентальной ракеты Р-7, пилотируемых космических кораблей и при летно-конструкторских испытаниях основных ракет нашего ракетно-ядерного щита».

Р-7 была первой советской межконтинентальной баллистической ракетой (МБР).

Коллектив, «сплотившийся вокруг Котельникова», получил название Особое конструкторское бюро (ОКБ) МЭИ. Он, вероятно, руководил работой, пользуясь преимуществами своего защищенного положения, точно так же как Черток возглавлял отдел в НИИ-88. Так началось участие Котельникова в космической гонке.

Достаточность правильного цифрового представления

До сих пор я говорил, что пиксели могут представлять любой уровень яркости. Но точка на аналоговой кривой — это аналоговое значение, то есть на самом деле она может иметь любое бесконечное число значений амплитуды между максимальной и минимальной. Строго говоря, аналоговое значение яркости изображения для определенного отсчета — это еще не пиксель. Оно станет пикселем, когда преобразуется в биты, и лишь тогда можно будет провести обратную операцию по разбрасыванию, превратив его в свечение, которое вы видите на дисплее. Цифровой отсчет, такой как пиксель, может принимать только определенные дискретные значения, и их конечное число.

Хотя компьютерами мы плотно займемся в следующих главах, немного «компьютерного языка» понадобится нам уже сейчас. Известно, что бит может принимать два значения, обычно называемые 1 и 0. Думайте о бите как о выключателе света. Он имеет два положения — включено и выключено. Теперь рассмотрим два выключателя. В каких положениях они могут быть? Оба включены; оба выключены; первый включен, а второй выключен; первый выключен, а второй включен. Итак, ответ — четыре. Другими словами, два бита (выключателя) могут иметь четыре значения, а три — уже восемь. Как мы уже отметили, третий выключатель может быть включен или выключен, а два других могут находиться в четырех разных положениях. Дважды четыре — восемь. В целом, по мере добавления выключателей количество различных положений каждый раз удваивается. Чтобы избавить вас от математических хлопот, я просто скажу, что 8 битов (выключателей) могут иметь 256 значений (положений), 10 битов — 1024 значения, а 16 битов — 65 536 значений.

В первые десятилетия компьютерной графики было принято ограничивать пиксель черно-белого изображения восемью битами. Это означало, что он мог представлять только один из 256 оттенков серого. Например, значения 0 и 255 дают черный и белый цвета соответственно, а между ними распределяются 254 других оттенка. Но фактическое значение на аналоговой кривой может оказаться, например, 49,673. Что тогда делать? Что ж, пиксель для этой точки получит ближайшее доступное значение серого — 50, что внесет небольшую ошибку в изображение, когда оно позже появится на дисплее. Насколько критична крошечная ошибка при округлении яркости? Достаточно ли 50 близко к 49,673, чтобы округление не имело значения? Что такое «достаточно близко» для яркости пикселей?

Вот пример, когда нам действительно нужно различать «достаточно близкие» значения. Врачи, особенно радиологи, «читают» изображения на дисплеях, полученные при помощи компьютерной и магнитно-резонансной томографии, и ставят диагноз, исходя из увиденного. Производители дисплеев для медицинских работников изучили восприятие черно-белого изображения. В итоге выяснилось, что обычный человек различает на дисплее до 630 оттенков серого. Итак, из этого можно сделать два вывода. Во-первых, старый 8-битный пиксель с 256 возможными значениями не так уж хорош. А во-вторых, 10-битного пикселя с тысячью с хвостиком возможных значений более чем достаточно. Человеческий глаз не увидит ошибку, возникающую при округлении до ближайшего значения, среди тысячи с лишним вариантов. В современных цифровых изображениях для хранения одного цвета используется 16 бит, что дает более 65 000 оттенков серого. Этого более чем достаточно, чтобы на любом дисплее обмануть мозг любого человека. То же самое касается и