Цель: Дать представление о кодирование изображений
компьютером.
С появлением графических станций в виде компьютера начался новый этап в освоении ПК-машины как средства обработки графической информации.
Потому, что компьютер способен не только решать вычислительные задачи, но и представлять любые процессы на экране монитора. Графический интерфейс пользователя стал стандартом программного обеспечения разных областей.
Возможно, это связано с человеческой психикой: наглядность способствует быстрому изучению и пониманию.
Формы графики. Любая графика представляется в аналоговой или дискретных формах.
Аналоговоя форма - это живописное полотно, дискретное изображение – рисунок, наречатанный на струйном принтере, то есть состоящий из множеств разноцветных маленьких точек. Изображения из аналоговой формы (бумага, фото-, кинопленка) в цифровую (дискретную) форматируется путем дискретизации – например, путем сканирования.
Кодировка графической информации.
Кодирование - это преобразования символов одной знаковой системы в другую. Все компьютерные изображения разделяют на два основных типа: растровые и векторные.
В растровой графике изображение в процессе кодирования разбивается на маленькие точки или пиксели. Каждому пикселю присваивается код его цвета вместе.
Информация о каждой такой точке содержит компьютерная видеопамять.
Векторная графика создается из примитивных объектов таких как линия, кривая, точка, прямоугольник, трикутник, окружность.
Эти элементы и их объём описываются с помощью математических формул.
Характеристики графических изображений: - Графическая информация представляет собой изображение, построенное из конкретного числа точек (пикселей) – это и есть пространственная дискретизация.
Этот процесс можно сравнить с изображениями, построенных из мозаики. В таком изображении каждой мозаике (точке) присваивается свой код цвета. - Чем больше точек тем качественней изображение. Чем меньше точка, тем больше разрешающая способность, а значит снова - выше качество изображения. - Качество изображения зависит и от количества цветов. Чем больше каждая точка несет в себе информации о количестве цветов, тем расширенней будет палитра цветов изображения.
Кодирование цвета. При кодировании цвета происходит его разложение на основные составляющие - их три (красный, синий, зеленый). Смешивая эти цвета получаются различные оттенки. В процессе дискретизации используются разные палитры.
Каждый цвет рассматривается как будущее состояние точки. Количество цветов N и количество информации I, связаны между собой и вычисляются по формуле: N=2i. Такие выходные данные необходимы для кодирования цвета каждой по отдельности точки. Например, в самом простом случае палитра цветов состоит из двух - черного и белого.
Значит каждая точка на экране принимает либо «черное» либо «белое» состояние. По заданной формуле можно вычислить количество информации, необходимое для кодирования цвета каждой точки.
Количество бит, необходимое для кодирования цвета точки - это глубина цвета. Цветные изображения строятся с двоичным кодом цвета каждой точки. Эта информация хранится в видеопамяти. Такие изображения меняют глубины цвета - 8, 16, 24 и 32 бита. Цветная картинка рождается на экране путем смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Эта цветовая модель называется RGB (по первым буквам английских названий цветов - Red, Green, Blue)
Для получения множества оттенков (соответственно выходит и богатая палитра цветов) основным или базовым цветам задаются различные интенсивности (яркость, контрастность, насыщеность). Например, при глубине цвета в 24 бита (по 8 бит на каждый цвет) выходит N=28 =256 уровней интенсивности, заданные двоичными кодами - от 00000000 (минимальной ) до 11111111 (максимальной).
Графические режимы мониторов. Рассмотрим формирование растрового изображения на экране монитора, размером 800х600 точек. Рассчитываем необходимый объем видеопамяти для графического режима 800х600 и глубиной цвета в 24 бита. Всех точек на экране 480 000 (800 умножаем на 600). Вычисляем необходимый объем видеопамяти: 24 бит х 480 000 = 11 520 000 бит = 1,37 Мегабайт По такой же аналогии рассчитываются объемы видеопамяти и для других популярных графических режимов – 1024х768, 1280х1024, 1440х900, 1600х1200 и т.д.
Для справки: в Windows есть возможность выбора графических режимов; также можно настраивать видеосистему компьютера (монитор и видеоадаптер).
Вопросы: 1. Формы графики.
2. Что такое кодирование?
3. Типы графики и их кодировка. 4. Как происходит процесс кодирования цвета? 5. По какой формуле кодируется цвет?
6. Графические форматы файлов. 7. Вычислите объем видеопамяти для графического режима 1440х900.
Список использованных источников:
1. Урок на тему "Изображение", Ильенко Анастасия, г. Таганрог. 2. Урок на тему «Кодирование изображения», Гимадиева М. Ш., учитель информатики, Шалинская COШ, Республики Татарстан. 3. Шокуров А. В., Михалёв А. В. Кодирование изображений с последующим возможным оптимальным декодированием // Успехи мат. наук., 2007 г.
Отредактировано и выслано преподавателем Киевского национального университета им. Тараса Шевченко Соловьевым М. С.
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам. Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
