Конспект урока "Кодирование графической информации"

Конспект урока по информатике и ИКТ

"Кодирование графической информации"

Цель урока: Познакомить учащихся с принципом кодирования графической информации.

Задачи: 
Обучающие:

·         сформировать у учащихся представление о том, как кодируется в компьютере графическая информация;

·         находить информационный объем графического изображения;

·         использовать изученный новый материал на практике.

Развивающие:

·         развитие мышления, познавательных интересов, самоконтроля, умения конспектировать.

·         развивать навыки решения задач учащихся по кодированию изображения;

·         развитие познавательного интереса у учащихся, повышение творческой активности;

Воспитательные:

·         воспитание информационной культуры у учащихся и интерес к учению;

·         формировать навыки внимательности, аккуратности и самостоятельности;

Тип урока: комбинированный (урок изучения нового материала с элементами исследования и первичное закрепление полученных знаний в практической работе)

Формы работы:

Беседа;

работа с учебником;

индивидуальная работа (решение задачи);

практическая работа (кодирование и декодирование изображения).

Знания и умения.

1)      пространственная дискретизация, палитра цветов, глубина цвета;

2)      принцип кодирования графической информации;

3)      связь между количеством цветов в палитре и глубиной цвета; (N=2ⁱ)

4)      находить информационный объем графического изображения.

Оборудование:

Персональный компьютер.

Мультимедиапроектор.

Презентация.

Рабочие листы для учащихся.

План урока:

1.      Организационный момент (готовность учеников к уроку, сообщение темы и целей урока) -1 мин

2.       Проверка знаний учащихся - 5 мин

3.      Актуализация знаний - 2 мин

4.      Объяснение нового материала. - 15 мин

5.      Закрепление нового материала.   - 15 мин.

6.      Итоги урока и домашнее задание. – 2 мин.

Ход урока:

1.      Оргмомент. (1 мин)

Здравствуйте! Меня зовут Мария Владимировна. Я сегодня буду вести у вас урок информатики.

Вы уже изучили процесс кодирования числовой информации. Сегодня наш урок будет посвящен очень интересной, на мой взгляд, теме. Вы узнаете, как в компьютере происходит кодирование графической информации. А также:

Что такое кодирование?

Что такое декодирование?

В каких формах представляется графическая информация в компьютере?

Что такое пространственная дискретизация?

Какие параметры влияют на качество изображения.

По какой формуле можно вычислить количество цветов в палитре?

(записать вопросы на доске).

2.      Проверка ранее полученных знаний. (5 мин)

3.      Актуализация знаний: (2 мин)

Современный компьютер может обрабатывать различного вида информацию. Какие виды информации вы знаете? (числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию). Все эти виды информации в компьютере представлены в двоичном коде. Что это значит? (используется алфавит мощностью два символа 0 и 1). А с чем это связано? (Связано это с тем, что удобно представлять информацию в виде последовательности электрических импульсов: импульс отсутствует (0), импульс есть (1).) Такое кодирование принято называть двоичным, а сами логические последовательности нулей и единиц - машинным языком. Каждая цифра машинного двоичного кода несет количество информации равное одному биту.

4. Изучение нового материала (теоретическая часть) – 15 мин

Графическая информация может быть представлена в аналоговой и дискретной формах. (Сл.2) Примером аналогового представления графической информации может служить живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно (Сл.3), а дискретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета.

(Сл.4) Графические изображения из аналоговой (непрерывной) формы в цифровую (дискретную) преобразуются путем пространственной дискретизации. Таким образом, пространственная дискретизация – это преобразование графического изображения из аналоговой формы в дискретную.

(Сл.5) Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на отдельные маленькие элементы (пиксели), причем каждый элемент может иметь свой цвет. (Сл.6) Именно с помощью пикселей формируется изображение на жидкокристаллическом экране телевизора.

Пиксель — минимальный участок изображения, для которого независимым образом можно задать цвет. 

Именно с помощью пикселей формируется изображение на жидкокристаллический экран. (Сл.7)

С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любую информацию. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса:
(Сл.8) Кодирование – преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, т.е. двоичный код.
Декодирование – преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную человеку.

Все изображения в компьютере представлены двумя способами – как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображений используется свой способ кодирования. Мы сегодня рассмотрим, каким же образом происходит кодирование растрового изображения?

(Сл. 9) Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов.
Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту (либо черная, либо белая – либо 1, либо 0).
Для четырех цветного – 2 бита.
Для 8 цветов необходимо – 3 бита.
Для 16 цветов – 4 бита.
Для 256 цветов – 8 бит (1 байт).

(Сл. 10) Цветное изображение на экране монитора формируется с помощью палитры цветов в системе цветопередачи RGB. С экрана монитора человек воспринимает цвет как сумму излучения трех базовых цветов (red, green, blue). Цвет из палитры можно определить с помощью формулы: Цвет = R + G + B, где R, G, Bпринимают значения от 0 до max (255)

В системе RGB палитра цветов формируется путем сложения красного, зеленого и синего цветов.

В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, содержащих, в свою очередь, определенное количество точек (Сл.11). Таким образом, характеристиками растрового изображения являются разрешающая способность и глубина цвета.

Важнейшей характеристикой качества растрового изображения является разрешающая способность.  
(Сл.12) Разрешающая способность растрового изображения определяется количеством точек как по горизонтали, так и по вертикали на единицу длины изображения.
(Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность (больше строк растра и точек в строке) и, соответственно, выше качество изображения. 

(Сл.13) В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов,  Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета. Количество цветов N в палитре и количество информации I, необходимое для кодирования цвета каждой точки, связаны между собой и могут быть вычислены по формуле: N =2^I

Наиболее распространенными значениями глубины цвета при кодировании цветных изображений являются 4, 8, 16, 24 или 32 бита на точку. Зная глубину цвета, по формуле можно вычислить количество цветов в палитре.

Глубина цвета и количество цветов в палитре

Глубина цвета, /(битов)

Количество цветов в палитре, N

4

2⁴= 16

8

2⁸ = 256

16

2¹⁶=65 536

24

2²⁴= 16 777 216

32

2³²= 8 589 934 592

(Сл.14) пример изображения, глубина кодирования которого равен 1, 4, 8, 24 бит. В чем различие?

(Сл. 15) Можно ли рассчитать информационный объем файла, зная его разрешение и глубину кодирования, без использования компьютера?

Дано изображение 1280х1024 пикселей, глубина кодирования 24 бита на точку.

1280*1024 = 1 310 720 пикселей

1310720 пикселей*24 бита = 31 457 280 бит

31 457 280 бит /8бит = 3 932 160 байта

3 932 160 байта / 1024 = 3 840 Кбайт

3840 Кбайт / 1024 = 3,75 Мбайт

5.Закрепление материала: (Практическая работа - 15 мин)

1.      Дан двоичный код четырехцветного рисунка и кодовая таблица цветов. Восстанови рисунок по его двоичному коду.

Цвет

Белый

Черный

Голубой

Красный

Двоичный код

(Получится птица)

2.      Дано изображение размером 1920х1200 пикселей, информационный объем файла 1,45 Мб при глубине кодирования 24  бита/пиксель. Найдите информационный объем файла с глубиной кодирования а)1 бит; б) 4 бит в) 8 бит

1920х1200=2 304 000 пикселей

Параметры

1 бит/пиксель

4 бит/пиксель

8 бит/пиксель

Информационный объем файла

2 304 000*1/8/1024= 281,25 Кб

2 304 000*4/8/1024= 1 125 Кб

2 304 000*8/8/1024= 2 250 Кб

Оцените результат, сделайте вывод. (Чем качественнее изображение, тем больше размер файла)

(Сл.16) Вывод:
Чем выше разрешающая способность растрового изображения и больше глубина кодирования цвета,  тем качественнее изображение и имеет больший размер.

7. Итог урока (рефлексия). (выставление оценок, домашнее задание)

Итак. Сегодня мы познакомились с принципом кодирования графической информации в компьютере, научились находить информационный объем графического файла. А также в ходе практической работы научились кодировать простое изображение.

Теперь вы готовы ответить на поставленные в начале урока вопросы:

Что такое кодирование?

Что такое декодирование?

В каких формах представляется графическая информация в компьютере?

Что такое пространственная дискретизация?

Какие параметры влияют на качество изображения.

По какой формуле можно вычислить количество цветов в палитре?

(Сл. 17) На дом я вам предлагаю выполнить следующее задание: закодируйте простое изображение в виде двоичного кода, решите задачу, ну и конечно нужно выучить основные понятия в конспекте. (Сл.18) Что вам больше всего понравилось на уроке? Как вы думаете, на какую оценку вы сегодня работали?

ПРИЛОЖЕНИЕ

1.Дан двоичный код четырехцветного рисунка и кодовая таблица цветов. Восстанови рисунок по его двоичному коду (должны произвести декодирование)

Цвет

Белый

Черный

Голубой

Красный

Двоичный код

2.Используя таблицу кодировки цветов, произведите кодирование изображения:

РЕШИ ЗАДАЧУ: Дано изображение размером 1920х1200 пикселей, информационный объем файла 1,45 Мб при глубине кодирования 24  бита/пиксель. Найдите информационный объем файла с глубиной кодирования а)1 бит; б) 4 бит в) 8 бит

Параметры

1 бит/пиксель

4 бит/пиксель

8 бит/пиксель

Информационный объем файла

Оцените результат, сделайте вывод.

2.Используя таблицу кодировки цветов, произведите кодирование изображения:

Цвет

Белый

Черный

Голубой

Красный

Двоичный код

ФИЗМИНУТКА

«Верите ли вы, что…» (НЕТ – шаг назад, ДА – шаг вперед)

1.      Информационный носитель – это устройство для передачи информации (НЕТ. Кто-то или что-то, хранящее информацию)

2.      Человек воспринимает информацию всеми пятью органами чувств (ДА)

3.      Для человека «устройством» ввода информации является голова (НЕТ. Глаза и уши)

4.      Для облегчения поиска информации в книге есть картинки (НЕТ. Оглавление и пронумерованные страницы)

5.      Наименьшей единицей информации является БИТ. (ДА)

6.      Верите ли вы, что информацию на компьютере хранят в виде файлов (ДА)

7.      За обработку данных в компьютере отвечает одна самая большая микросхема – память (НЕТ. Процессор)

8.      По-английски WINDOWS-это система (НЕТ. Окна)

9.      Калькулятор имеет два режима работы обычный и инженерный (ДА)

10.  Производительность компьютера в первую очередь зависит от производительности памяти (НЕТ. От процессора)

11.  Монитор это стандартное устройство для ввода данных в компьютер (НЕТ. Клавиатура)

12.  Каждый файл имеет имя. Имя состоит из собственного имени файла и расширении имени. (ДА)

13.  Для работы с графическими данными в состав Windows входит стандартный графический редактор WORD (НЕТ. Paint)

Упражнения для глаз:

1. Закрыть глаза, сильно напрягая глазные мышцы, на счет 1-4, затем раскрыть глаза, расслабить мышцы глаз, посмотреть вдаль и найти на стене картинку устройства ввода графической информации в компьютер (сканер) на счет 1-6. 

2. Посмотреть на переносицу и задержать взор на счет 1-4. До усталости глаза не доводить. Затем посмотреть прямо и найти на стене картинку устройства вывода графической информации в компьютер (принтер) на счет 1-6. 

3. Не поворачивая головы, посмотреть направо и зафиксировать взгляд на счет 1-4. Затем посмотреть прямо и найти на стене изображение, представленное в дискретной форме (распечатанный рис.) на счет 1-6. Посмотреть налево и зафиксировать взгляд на счет 1-4. Затем посмотреть прямо и найти на стене изображение, представленное в аналоговой форме (картина) на счет 1-6.